Специальные способы орошения

Полив по бороздам получил широкое распространение при выращивании пропашных сельскохозяйственных культур. Его можно применять в лесном хозяйстве и хозяйствах садово-паркового назначения, а также в маточных отделениях питомников.

При поливе по бороздам требуется очень тщательная планировка поверхности. В зависимости от механического состава почв, вида выращиваемых культур и уклона местности применяют борозды проточного и непроточного типа различной глубины. Борозды бывают мелкие - глубиной 8-12 см, средние - 15-16 см, глубокие – 17-22 см и очень глубокие - более 22 см. Расстояние между бороздами изменяется от 0,5 до 1,1 м.

Увлажнение почвы при таком способе полива достигается тем, что вода, подаваемая в борозды, фильтруется через дно и откосы борозд. На легких хорошо водопроницаемых почвах влага, поступающая из борозд в почву, быстро фильтруется вниз, на тяжелых почвах интенсивно распространяется в стороны. Поэтому на легких почвах эллипсовидные контуры увлажнения вытянуты вниз, на тяжелых - в стороны. Расстояние между бороздами принимают для песчаных и супесчаных почв 0,5-0,6 м, для легко- и среднесуглинистых - 0,6-0,8 м, для тяжелых суглинков и глин - 0,8-1,1 м.

Полив можно производить по непроточным (тупым) и проточным бороздам. Полив по тупым бороздам обычно применяют на участках с уклоном (вдоль борозд) 0,01-0,002, проводя его без сброса воды в концах борозд или со сбросом. При поливе без сброса воды борозды устраивают средней глубины, наполняя их водой на 1/4-1/5 глубины. Длина борозд в зависимости от уклона и расхода воды варьирует от 75 до 400 м. Расход воды изменяется от 0,02 до 2,0 л/с. Полив со сбросом воды применяют при уклонах более 0,01. При таком поливе в борозды подают большое количество воды, до 50 % которой может сбрасываться за пределы орошаемых участков.

Поливную сеть при поливе по бороздам устраивают следующим образом. Вода из магистрального или распределительного канала поступает в оросители (рис. 94). На орошаемые участки вода отводится выводными бороздами, параллельно которым устраивают распределительные (вспомогательные) борозды, от которых отводят по 10-20 поливных борозд. Вода из выводных борозд в поливные может поступать из вспомогательных (распределительных) борозд, через сифоны или трубки непосредственно из выводных борозд или специальных трубопроводов с отверстиями против каждой поливной борозды. Последние можно устраивать окучником.

Мелкодисперсное дождевание заключается в том, что на орошаемых объектах (обычно в теплицах) специальными установками в виде системы труб с форсунками создаются мельчайшие в виде тумана капли воды, насыщающие влагой воздух. Повышение влажности воздуха снижает транспирацию, увеличивает фотосинтез. Воду подают в жаркое время с небольшими перерывами. Мелкодисперсное дождевание снижает расход воды в 4-5 раз по сравнению с обычными способами орошения. Повышенное увлажнение воздуха позволяет выращивать растения при более низкой влажности почвы, что важно для определенного вида растений.

Рис. 94. Схема полива по бороздам:

1 - выводная борозда: 2 - распределительный канал; 3 - вспомогательная борозда; 4 - ороситель; 5 - поливные борозды; 6 - водосбросный канал

Синхронно-импульсное дождевание снабжает растения водой по мере потребления ее, т.е. практически постоянно на протяжении всего периода вегетации. Дождевальные аппараты работают в режиме чередования пауз по мере накопления воды в особых емкостях. Время подачи воды определяется специальными датчиками, передающими сигналы о влагозапасах почвы на пульт автоматического управления. Вода подается по трубам одновременно на всю орошаемую площадь. Синхронно-импульсное дождевание снижает нормы потребления воды. Практически непрерывная подача воды изменяет микроклимат на орошаемом участке, что особенно важно при выращивании посадочного материала и цветов в теплицах.

Капельное орошение относится к типу подпочвенного орошения, когда вода малыми дозами подается непосредственно в зону корней растений по мере необходимости. К растениям вода поступает по трубопроводам в специальные микроводовыпуски (капельницы). Трубопроводы располагают вдоль рядов растений на небольшой глубине в почве в неглубоких канавках или на ее поверхности. Капельницы размещают в почве, на поверхности почвы или выше поверхности. Расстояние между поливными трубопроводами зависит от ширины междурядий. В России используются серийно изготавливаемые капельницы «Украина-1», «Коломна-2», «Молдавия-1» Капельное орошение удобно использовать при орошении аллейных посадок в садово-парковом хозяйстве в зонах с ограниченными ресурсами воды.

Лиманное орошение

При лиманном орошении на пути стока талых вод устраивают земляные валы или дамбы, за которыми образуются затопленные водой участки суши, называемые лиманами (рис. 95). Грунт для устройства валов, или дамб берется непосредственно возле дамб из траншей (резерва). Резервы могут достигать глубины 0,6-1,0 м, располагаясь с внутренней или наружной стороны лимана.

Рис. 95. Схема размещения лиманных дамб:

1 - дамба; 2 - водное зеркало лимана; 3 - резерв

При необходимости осушения территории лиманов резерв, располагаясь с внутренней стороны, служит осушительным каналом. Если осушение не требуется, резерв может располагаться с наружной стороны.

Виды лиманов. При лиманном орошении в основном используют воды местного стока. В России местный сток для орошения можно использовать на площади около 50 млн. га. Приблизительно на половине этой площади можно проводить лиманное орошение.

Устройство лиманов зависит от способа наполнения их водой, характера рельефа, уклона поверхности и вида орошаемой площади. По способу наполнения водой лиманы разделяют на три типа: непосредственного наполнения водой, стекающей с водосбора при снеготаянии (рис. 96, а, б, в); пойменные, наполняющиеся водой при разливе Рек (рис. 96, г); припрудовые, располагаемые ниже пруда и наполняемые водой, сбрасываемой из пруда в период прохождения паводка. Ширина верхнего бьефа лимана принимается от 100 до 700 м.

Рис. 96. Виды лиманов:

а - простой; б- ярусный; в - в котловинных понижениях; г - пойменные

По расположению дамб лиманы бывают простые (одноярусные) и ярусные. Простые лиманы устраивают при малых уклонах поверхности на склоне или на дне широкой балки. Излишняя вода сбрасывается за пределы лимана в обход одернованных краев дамб лимана или через специальные водовыпуски в дамбах.

На участках с большими водосборами при значительных уклонах, когда для создания широкого лимана необходимо устраивать высокие дамбы, целесообразно создание ярусных лиманов. В этом случае вниз по склону возводят несколько рядов дамб. Стекающая по склону вода задерживается первым рядом валов, излишняя вода через края дамб вытекает в лиманы нижнего яруса, заполняя их, избыточная вода сбрасывается через водовыпуски в теле дамб или в обход дамб.

При создании системы лиманов, расположенных вниз по склону, расстояние между дамбами (валами) в зависимости от уклона поверхности определяют по формуле:

(128)

где В - ширина лимана (вдоль по уклону); i - уклон поверхности; h₁ - глубина воды в нижней части лимана; h₂ - минимальная глубина в верхней части лимана.

По глубине заполнения лиманы разделяют на мелководные (мелкого наполнения), со средней глубиной наполнения до 0,3 м и глубоководные (глубокого наполнения) при глубине заполнения более 0,3 м.

Высоту водоудерживающего вала (дамбы) на мелководных лиманах принимают из такого расчета, чтобы уровень воды возле вала был на 10-20 см ниже гребня вала, и ее принимают равной 0,5-0,8 м. При глубоководных лиманах высота дамб достигает 1-2 м, ширина гребня -2 м. Крутизна откосов принимается 4:1 или 5:1.

В естественных котловинных понижениях лиманы не имеют дамбы и представляют собой замкнутые понижения в виде блюдец правильной или продолговатой формы со слабым (0,0002-0,0004) уклоном к центру (рис. 94, в).

В зависимости от рельефа площадь лимана колеблется от нескольких гектаров до 1000 га и более. Продолжительность стояния воды в лимане зависит от вида древесных пород и их состояния (Лекция 5). Желательно освободить лиманы от верховодки к началу активного роста деревьев и не допускать длительного (более 5 сут.) затопления корневых систем в период вегетации.

Расчет наполнения лимана ведется на сток весенних вод 25- или 75%-ной обеспеченности. Наполнение лимана определяют с учетом коэффициента стока и запасов воды в снеге. Объем весеннего стока определяют по формуле (113).

Лиманы можно применять при орошении полезащитных полос, участков леса по склонам балок, при создании маточных плантаций по выращиванию ивовых, при выращивании трав. Для орошения лесных полос, идущих вдоль склона, применяют ярусные лиманы с расположением ярусов вдоль полосы. При размещении полос поперек склона устраивают простые лиманы, располагая их вдоль горизонтали поперек полос.

Преимущества и недостатки лиманного орошения. К преимуществам лиманного орошения относятся: простота устройства н малая стоимость; возможность орошения высоко расположенных участков без механического подъема воды; возможность широкого применения для орошения древесных насаждений. Недостатками лиманного орошения являются: возможность только однократного орошения весной; неравномерность увлажнения по причине уменьшения глубины воды в лимане от дамбы к верхней части; изменение площади лиманов по годам в зависимости от запасов снега и величины стока.

Режим орошения

Режим орошения определяется нормой, числом и сроками полива выращиваемых культур. Он зависит от биологических особенностей растений, климатических, почвенных и гидрологических условий орошаемых земель.

Вода является необходимым элементом плодородия. Содержание влаги в почве в естественных (природных) условиях может изменяться от состояния увлажнения на уровне гигроскопической влаги до уровня полной влагоемкости. Для растений нежелательны как недостаток, так и избыток влаги. Нормальные условия роста создаются тогда, когда в почве 50-40 % пор занято воздухом, остальные промежутки между почвенными частицами заполнены водой. Обычно такое увлажнение наблюдается при насыщении почвы влагой до состояния полевой влагоемкости, определяемой в основном капиллярной скважностью почвы. Основные водно-физические свойства некоторых почв приведены в табл. 42.

Таблица 42 - Водно-физические свойства почв, % от объема

Увлажнение почвы не остается неизменным на протяжении периода вегетации, поэтому в природных условиях сложно постоянно поддерживать оптимальную увлажненность. Растения снижают интенсивность роста при уменьшении влажности от оптимальной величины, но рост их не прекращается. Снижать влажность до критической величины, называемой влажностью завядания, недопустимо. В качестве показателя влажности завядания условно принимается величина, характеризующаяся содержанием влаги в почве на уровне полуторной или двойной максимальной гигроскопичности (см. табл. 42). Завядание наступает для супесчаных почв при объемной влажности 4-6 %, легких суглинков - 6-8 %, средних суглинков - 8-10 %, тяжелых суглинков - 10-14 %.

В течение периода вегетации орошение участков проводят неоднократно. Период времени, в течение которого возникает надобность в поливах, называется оросительным периодом. Длительность его зависит от продолжительности вегетации орошаемой породы. Количество воды, которое подается на 1 га орошаемой площади за оросительный период, называется оросительной нормой. Эта норма вычисляется как разница между водопотреблением растений и естественными ресурсами влаги в почве в течение вегетации. Величину оросительной нормы М определяют по уравнению:

(129)

где Е - транспирация растениями (водопотребление); Р_о - количество осадков, поступающее в течение вегетации в активный слой почвы (АСП); З_н - запас влаги в АСП в начале вегетации; З_к - запас влаги в АСП в конце вегетации; В_гв - количество влаги, поступающее в АСП от грунтовых вод; И - испарение в период вегетации.

Оросительная норма должна обеспечивать увлажнение только активного слоя почвы без сброса воды в нижние горизонты, а на орошение, наоборот, следует использовать влагу грунтовых вод. Поэтому на землях с близким залеганием грунтовых вод оросительную норму следует уменьшать.

При современных способах полива воду на орошаемую площадь обычно подают отдельными поливами. Объем воды, который требуется подавать на 1 га орошаемой площади за один полив, называйся поливной нормой, или нормой полива.

Величина поливной нормы зависит от степени увлажнения почвы к началу полива, величины потребления воды растениями в данную фазу развития, влагоемкости почвы, глубины слоя промачивания почвы. На норму полива оказывает влияние возможность регулирования подачи воды и водного режима, а также техника полива. Выше отмечалось, что завядание растений начинается при влажности на уровне полуторной или двойной максимальной гигроскопичности, однако полив следует начинать при величине увлажненности выше этой критической величины. Например, после посевов семян в фазе развития всходов, когда растения не имеют развитой корневой системы и сильно страдают при иссушении верхних горизонтов почвы, необходимо поддерживать более высокую увлажненность почвы. Растения, сформировавшие корневую систему и надземную часть, поглощая питательные вещества из почвы, интенсивно транспирируя влагу, вызывают более глубокое иссушение почвенных горизонтов, но медленнее снижают интенсивность роста при большем иссушении почвы, чем в стадии развития всходов. Исключительное значение имеют влагоемкость и структура почвы, которые в значительной степени определяются качеством агротехники и характеризуют культуру производства. Устанавливая поливную норму, необходимо, чтобы после полива вода не уходила в нижележащие слои почвы, так как это ведет к потерям оросительной воды, может вызвать подъем грунтовых вод и способствовать засолению почв.

Устанавливая слой промачивания в питомниках, следует учитывать, что увеличение глубины промачивания способствует развитию глубокой корневой системы. При выкопке посадочного материала значительная часть корней подрезается. Это снижает приживаемость посадочного материала на лесокультурной площади или при посадке в школьные отделения питомников. Поэтому в питомниках по выращиванию сеянцев древесно-кустарниковых пород глубина промачивания почвы принимается равной 10-30 см в зависимости от фазы развития и вида растений. В школьных отделениях глубина протачивания увеличивается до 0,4-0,5 м, в молодых садах - до 0,6-1,0 м, в парках - до 1,0-1,2 м.

Поливную норму рассчитывают по формуле:

(130)

где Н - слой промачивания; α - объемная масса почвы; r_пр-r_о - влажность почвы после полива и влажность почвы до полива, % к абсолютно сухой почве.

Объемная масса почвы зависит от механического состава, составляя 1,38 - для супесчаных почв, 1,40 - для легкосуглинистых, 1,42 - для суглинистых, 1,45 - для тяжелосуглинистых и 1,50 - для глин. Нормы полива, изменяясь от вида древесных пород и фаз развития древостоя, зависят и от типа почв (табл. 43).

Таблица 43 - Примерные нормы полива, м³/га

Поливной режим питомников. Количество поливов изменяется в широких пределах в зависимости от вида и возраста древесных пород, климатических условий, водно-физических свойств почв, глубины грунтовых вод. В зоне избыточного увлажнения (Лекция 1) поливы в питомниках требуются только после посева и в фазе развития всходов, а также периодически в засушливые периоды и годы. В зоне неустойчивого увлажнения количество поливов может достигать 5-7, а в зоне недостаточного увлажнения - 8-10 и более. В табл. 44 приведены оросительные нормы для лесных питомников по данным Гипролесхоза.

Поливной режим садов и лесонасаждений. При орошении садов почва увлажняется до глубины 1 м, так как активная часть корневой системы располагается до этой глубины. В садах поливная норма зависит от вида плодовых и ягодниковых культур, их возраста и механического состава почвы. В питомниках по выращиванию посадочного материала плодовых проводят не менее 3-5 поливов при поливной норме от 150-200 м3/га для супесчаных почв до 250-350 м³/га для тяжелых суглинков. В молодом неплодоносящем саду достаточно 2-3-х поливов в июне и июле при поливной норме 300-500 м³/га. В плодоносящем яблоневом саду первый полив необходим после опадения избыточной завязи, второй - за две-три недели до созревания плодов летних сортов. Например, в Московской области за вегетационный период рекомендуется не более трех поливов с нормой 400-600 м3/га. Оросительная норма ориентировочно составляет 1100-1300 м³/га.

Таблица 44 - Ориентировочные величины оросительных норм для лесных питомников, м³/гa

Ягодники поливают трижды: в период зеленой завязи на растениях, при созревании ягод и после уборки урожая для формирования плодовых почек следующего года.

В древесных насаждениях поливы целесообразны при создании полезащитных полос и парков. Поливной режим насаждений характеризуется данными табл. 45.

Таблица 45 - Режим полива молодых полезащитных насаждении

Орошение древесных насаждений естественного происхождения производится в редких случаях, и наиболее приемлемым способом орошения является устройство лиманов.