Крапельне зрошення

Урожайність сільськогосподарських культур залежить від рівня розвитку агротехніки та застосовуваних заходів меліорації. На отриману кількість і якість врожаю впливає забезпеченість вирощуваних рослин водою і корисними поживними речовинами.

Багатьом фермерським господарствам і великим агропромисловим підприємствам не доводиться розраховувати на пасивний полив. Він грає велику роль для тих, хто займається рослинництвом в промислових масштабах, але абсолютно не актуальний для тепличних господарств.

Забезпечення рослин водою проводиться на основі агротехнічних заходів і виключає сліпий полив, який виступає додатковим чинником впливу на врожайність. Основа якісного та ефективного поливу це точний розрахунок термінів і обсягу необхідного зрошення.

Застосовувані в сучасному сільському господарстві системи крапельного поливу допомагають нейтралізувати ряд негативних факторів. Завдяки краплинному зрошенню можна уникнути руйнування структури ґрунту і його запливанню, появи кірки та зниження водопроникності.

При надлишку зрошувальної рідини ґрунт розмивається, живильні елементи, необхідні рослинам вимиваються вглиб ґрунту та орний шар ущільняється. Правильно підібравши спосіб поливу і при дотриманні поливної норми із застосуванням грамотної агротехніки підвищується врожайність.

Доцільність використання систем крапельного зрошення

На сучасному етапі розвитку сільського господарства відмінно зарекомендувала себе технологія крапельного або точкового зрошення. До переваг застосування повнофункціональних систем відноситься комплекс вигод, одержуваних власниками сільськогосподарських угідь:

• істотне підвищення врожайності коштом якісного поливу та ефективного зволоження ґрунту на різних стадіях розвитку рослин;
• працездатність системи можлива протягом 24 годин на добу, системи додатково комплектуються пристроями для автоматизації;
• зафіксоване підвищення якості зібраного врожаю при доброму розвитку кореневої системи та нормальному зволоженні родючого шару ґрунту;
• раціональний розподіл вологи по всьому оброблюваних грядках, рідина рівномірно проникає в ґрунт не полишаючи сухих ділянок на різній глибині;
• зниження норм витрати рідини й споживаної води при веденні господарства до 50%, що допомагає вести роботу із застосуванням принципу ресурсоощадження;
• значне зниження споживання добрив різного типу і хімікатів для обробки ґрунту, корисні речовини не вимиваються і добре розчиняються в рідині;
• ґрунт залишається пухким, знижуються параметри його ущільнення, що додатково впливає на підвищення врожайності різних культур;
• міжряддя грядок залишаються абсолютно сухими, що полегшує обробку ділянок із залученням агротехніки в теплицях і на відкритому ґрунті.

Системи крапельного зрошення складаються з окремих елементів, які забезпечують зберігання рідини і її розподіл. Трубки оснащені спеціальними крапельницями, що забезпечують рівномірний розподіл рідини, без формування струменів.

Унікальна конструкція дозволяє зволожувати ґрунт в прикореневій зоні, по конструкційним параметрам системи крапельного поливу діляться на два види:

• зовнішній, прикореневій полив. Вода з крапельниць зволожує зовнішній шар родючого ґрунту, сприяє повному розчиненню добрив і поживних речовин при економії витрати води;
• внутрішньогрунтове зволоження. Спеціальні крапельниці занурюються в ґрунт і верхній шар оброблюваної поверхні залишається сухим, такий варіант оптимальний для рослин зі стрижневою кореневою системою.

У будь-якій системі зберігається принцип транспортування води від місткості для її зберігання до прикореневої зони рослин і сільськогосподарських культур.

Завдяки встановленню систем крапельного зрошення в орному шарі ґрунту підтримується встановлений параметр вологості на рівні капілярної вологоємності. Міжряддя при цьому залишаються сухими, на них не ростуть бур’яни й це спрощує догляд за посівами.

Раціональне використання водних ресурсів дозволяє знизити втрати води при випаровуванні рідини з вільної площі. При цьому на поверхні не утворюється кірка, що перешкоджає нормальній циркуляції повітря, необхідного для розвитку кореневої системи.

Використання крапельного поливу забезпечує збереження температури ґрунту, що дає можливість захистити рослини від заморожування. Такі системи можна використовувати ранньою весною при вирощуванні розсади або для отримання врожаю набагато раніше терміну.

Аграрні господарства відзначають поліпшення умов проведення всіх обов’язкових агротехнічних і польових робіт. Знижуються витрати робочої сили коштом автоматизації процесу поливу, зменшується потреба в зберіганні запасів води та знижується витрата енергії.

Типова комплектація систем крапельного зрошення

Базова комплектація системи крапельного зрошення подібна для різних моделей і може відрізнятися наявністю або відсутністю певних компонентів:

• основне джерело водопостачання, найчастіше це насосна станція з певною потужністю, необхідною для перекачування рідини в установленому обсязі. Дизельні, бензинові та електричні насоси вибираються за параметрами продуктивності, вихідного тиску і споживаних енергоресурсів;
• фільтраційна станція, що забезпечує фільтрацію води, що допомагає знизити ризик формування засмічень в магістральних трубах і крапельницях. Для облаштування системи крапельного зрошення використовуються моделі з фільтрами грубої або тонкого очищення, при підборі обладнання орієнтуються на якість води;
• вузол підготовки і внесення добрив, для збагачення ґрунту мінералами й корисними компонентами можна використовувати системи крапельного зрошення. Це герметично закритий бак, його конструкційні особливості дозволяють створювати додатковий потік із суміші добрив і рідини через експлуатовану систему;
• магістральний і розвідний трубопровід, що забезпечують вільне транспортування води або водного розчину добрив до крапельниць для поливу. Оптимальним рішенням для облаштування є труби з антикорозійним покриттям, гладкими внутрішніми поверхнями й хорошою пропускною спроможністю;
• регулятор тиску, з його допомогою можна контролювати натиск рідини й швидкість поливу, що зручно коли необхідно швидко провести зволоження. Застосування такого пристрою дозволяє підтримувати необхідний тиск і оберегти всі деталі від гідродинамічного удару, автоматизувати процеси;
• клапан вивільнення повітря, якщо в систему потрапляє повітря, воно може блокувати вільний хід рідини або сповільнювати її переміщення. Завдяки клапану легко позбутися від надлишкового тиску при запуску системи, що актуально для комплексів, що зрошують великі площі полів і на ділянках, розташованих під нахилом;
• сполучна і запірна арматура, що регулює елементи, які використовуються для запуску і припинення роботи всієї системи крапельного поливу. Найчастіше використовуються кути та трійники, перехідники та муфти, крани та заглушки, спеціальні фітинги, виготовлені з якісних матеріалів, не схильних до корозійного впливу;
• крапельна лінія, в залежності від обраного типу складників можна організувати поверхневий або внутрішньогрунтовий полив рослин. Відстань між водовипускними отворами в стрічках або трубках може варіюватися в межах 30-200 см, робочий тиск становить від 1 Атм, моделі відрізняються різною продуктивністю;
• контрольно-вимірювальні пристрої, прилади для автоматизації процесу поливу, датчики та панелі правління для повного контролю параметрів поливу. Розрізняють виносні датчики та регулятори вологості ґрунту, температури повітря й інші пристосування, що дозволяють повністю автоматизувати роботу системи крапельного зрошення.

В системі можуть включатися місткості для збору і зберігання води, ТЕНи для підігріву рідини використовуваної при зрошенні.

Сфера застосування систем крапельного зрошення досить широка, їх можна використовувати скрізь, де застосовується рядна схема посадки. Найчастіше точковий полив застосовується в зимових тепличних комплексах та на полях, де вирощуються сільськогосподарські культури відкритого ґрунту.

Рідина транспортується під контрольованим тиском та пересувається по системі трубопроводів і емітерів. Зволожується тільки кореневмісний шар, при цьому міжряддя, а також листя рослин залишаються сухими, що дозволяє захистити їх від появи сонячних опіків.

Сучасне устаткування дозволяє регулювати періодичність подачі рідини і її кількість в залежності від потреб кожної культури. Застосування крапельного зрошення дає можливість знизити витрату води та енергії у 2-5 разів на відміну від традиційного способу поливу.

Заощадити можна і на мінеральних добривах, які вносяться в кореневу зону разом з водою, норми внесення також в 3-4 рази менше.

В яких випадках доцільно організовувати крапельний полив

Метод підходить як для закритого, так і для відкритого ґрунту, при обробленні плодових і овочевих культур. Крапельне зрошення відкриває широкі можливості для занять овочівництвом навіть в умовах гострого водного дефіциту, особливо актуальний він при таких умовах:

• в районах зі складним рельєфом, де присутні різкі перепади висот;
• при гострому дефіциті зрошувальної води та відсутності технічних вод;
• на ґрунтах з високою водопроникною здатністю, (піщані ґрунти).

Незалежно від сфери застосування, будь то сотні гектарів овочевих культур, виноградників або невеликі теплиці, принцип організації крапельного поливу завжди однаковий. Очищена механічним шляхом вода подається рівномірно малими дозами безпосередньо в прикореневу зону кожної рослини

Особливості внесення добрив

При краплинному зрошенні мінеральні добрива вносяться не традиційним способом, а в розчиненому вигляді разом з водою. Так вони потрапляють безпосередньо в прикореневу зону і підгодовують конкретну рослину, а не бур’яни в міжряддях, як це відбувається при традиційному способі внесення добрив.

Подібний підхід дозволяє точно розрахувати раціон і кількість добрив в залежності від сезонних потреб культур. Зрошення крапельними системами забезпечує оптимальне значення вологості кореневого шару ґрунту залежно від конкретного періоду вегетації рослини.

Використовуючи обладнання для поливу, можна локально вносити невеликі дози добрива, розчинених у воді. З’являється можливість більш щільної посадки рослин, а також відмічається відсутність ризику підйому ґрунтових вод та вторинного засолення ґрунту.

Підготування схем крапельного зрошення

На схемі проектування крапельного зрошення вказують всі сусідні об’єкти, які можуть так чи інакше впливати на розташування зрошувальної системи. На плані повинна бути також прив’язка до каналів, лісосадильним смугам та іншим об’єктам, також вказуються напрямки сторін світу.

Не менш важливо правильно вибрати фільтраційним устаткуванням під особливості конкретного джерела водопостачання. Для відкритого джерела (ріки, ставка, каналу), звідки вода надходить досить забрудненої, оптимальним є піщано-гравійний фільтр, разом з дисковим фільтром для тонкого очищення.

Якщо водозабір організований з артезіанської свердловини, можна обійтися дисковим або звичайним сітчастим. Однак в цьому випадку необхідно зробити лабораторний аналіз на визначення кількості солей і заліза, які при надлишку можуть блокувати крапельниці.

Після закінчення поливного сезону обладнання демонтується і закладається на зберігання в господарських приміщеннях. Однорічна крапельна стрічка забирається та утилізується, що дає змогу запобігти нанесенню екосистемі жодної шкоди та надалі обробляти угіддя.

Ремонтна фурнітура попередньо витягується і відкладається до наступного сезону. Дуже важливо зачистити поле або ділянку від залишків краплинної стрічки та полімерів, щоб запобігти забрудненню ґрунту пластиком, не здатним розкладатися.

При виконанні всіх вимог високотехнологічна система крапельного поливу дійсно оптимізує і спростить процес поливу, а також допоможе отримати високий урожай.

Система крапельного поливу з автоматичним регулюванням на даний момент є самим прогресивним способом зрошення в сільському господарстві. Суть такої системи крапельного зрошення полягає в наступному: по системі трубопроводів подається дозовано вода і через крапельниці надходить безпосередньо до кореневої системи рослин.

Система подачі води

Виділяють дві системи подачі води для краплинного зрошення, ручна та автоматична, практика показала, що найбільш ефективно застосовувати натиск води 0,07-0,28 МПа (0,7-2,8 Атм.):

• ручний спосіб застосовують в основному для невеликих ділянок, в такому випадку системи крапельного поливу спрощують;
• автоматичну систему крапельного поливу застосовують для великих ділянок і періодичність поливу визначають візуально виходячи з вологості ґрунту.

Ефективність функціонування системи крапельного поливу залежить від правильної експлуатації всіх компонентів. Отримати високий урожай можна, тільки виконуючи необхідні агротехнічні заходи з підготовки та обробки ґрунту, внесення добрив, догляду за рослинами і їх захисту.

Крапельне зрошення, як і будь-який інший інструмент виробництва, безперервно поліпшується в процесі загального розвитку технологій у всьому світі. Підвищення ефективності відбувається коштом:

• поліпшення самої крапельної трубки і конструкції крапельниці, роблячи її більш стійкою до засмічення;
• використання дистанційного керування, автоматизації поливів, підвищення їх точності коштом контролю вологості;
• використання метеорологічних датчиків (опади, вологість, випаровуваність, інтенсивність сонячної радіації).

Контроль часу початку поливу і норм зрошення необхідний для більш точного прогнозу програмованих врожаїв. Використання феритизації перетворює систему не тільки в інструмент поливу, а більше в інструмент для внесення добрив.

Експлуатація систем крапельного зрошення

Термін експлуатації й конструкція крапельних ліній диктуються технологією вирощування конкретної сільськогосподарських культури. Якщо це сади або виноградники, то більше підходить, як правило, так звана багаторічна крапельна трубка, а саме крапельна трубка з товщиною стінки 16-50 mils.

Для дворічних і трирічних культур використовують краплинні трубки із середньою товщиною стінки, приблизно від 8 до 24 mils. Для однорічних культур, в більшості випадків використовуються краплинні трубки з тонкою стінкою (5-8 mils).

Це обумовлено необхідністю переорювання поля між сезонами й неможливістю, в промислових масштабах, через велику трудомісткість. Потрібно ще зібрати краплинні лінії з поля і потім розкласти їх заново, якщо вони вже не в заводському пакуванні.

Головна перевага компенсованих крапельниць полягає в компенсації тиску, тобто при зміні тиску в крапельній трубці, норма виливу крапельниці залишається постійною. Це важливо, коли ми хочемо зробити дуже великі гони крапельної трубки.

Для того, щоб вистачало тиску в кінці крапельної трубки, створюється великий тиск на вході, бо крапельниці компенсовані, норма виливу всіх крапельниць однакова. Тому не відбувається переливу на початку крапельних ліній, у підсумку ми маємо рівномірний полив по всій довжині крапельної лінії навіть при довгих крапельних лініях.

Також це дуже важливо при застосуванні крапельного поливу на територіях зі значними перепадами висот, наприклад в горбистій і гірській місцевості, такий ландшафт часто зустрічається на виноградниках. Компенсовані крапельниці нівелюють перепади висот (а як наслідок перепади тиску), та забезпечують рівномірний полив і рівномірне живлення, яке вноситься з поливної водою.

Крапельне зрошення та внесення добрив

Внесення добрив разом з поливною водою при використанні крапельного зрошення обумовлює половину всієї ефективності від застосування даного інструменту. Система, яка використовується тільки для доставлення зрошувальної води до рослин, працює наполовину своєї ефективності.

При внесенні водорозчинних добрив у вигляді підгодівлі, розбитих в часі в залежності від потреби рослини в різних стадіях вегетації, створює рівномірний точне харчування. При цьому значно знижується норма внесення добрив, бо нема потреби удобрювати міжряддя.

Норми внесення добрив можна регулювати не тільки в часі, виходячи з даної потреби, а й регулювати по площі, бо система поливу завжди розбита на поливні блоки. При внесенні добрив через систему крапельного поливу, вони засвоюються краще і значно знижуються втрати добрив, оскільки не вимиваються з кореневого шару ґрунту.

Головна перевага крапельного зрошення це доставлення води й елементів живлення до кореневої системи рослин в потрібній кількості й в необхідний час. На бідних поживними речовинами ґрунтах феритизація дозволяє підтримувати необхідний рівень концентрації макро-, мезо- і мікроелементів.

Витрати енергії й праці на внесення добрив знижуються в порівнянні з іншими способами. Сприятливий водно-повітряний режим при феритизації збільшує коефіцієнт використання елементів живлення з добрив. Однак при виборі способу внесення добрив необхідно враховувати ряд факторів, в тому числі й фінансову складову.

Для основного внесення можна використовувати відносно дешеві малорозчинні добрива: амофосні, азофоску, нітроамофоску, суперфосфат. Але на легких ґрунтах з низькою поглинальною здатністю краще використовувати тільки феритизацію. На важких і середніх ґрунтах, в залежності від рівня вмісту рухомих форм елементів живлення, можна застосовувати комбіновану систему харчування (основне внесення + феритизація).

Принцип функціонування системи

Вода з крапельної трубки надходить в крапельницю, далі випливає порційно (краплями) назовні через дросель. При цьому досягається зволоження ґрунту на глибину до 1 м, і зона зволоження утворюється шириною до 2,6 м, а на розрахунок кількості крапельниць впливають такі чинники:

• виду сільськогосподарської культури;
• витрати води на одну рослину;
• застосовані схеми посадки.

Для овочевих культур, наприклад, відстань між крапельницями становить від 0,2 до 2,0 м, ключовим в організації системи крапельного поливу є розрахунок:

• витрати води крапельницею для зволоження ґрунту;
• схеми і кількості розташування точок водоводу;
• рівномірності розподілу води через крапельниці.

Правильна організація роботи крапельниць дозволить досягти оптимального зволоження ґрунту. При розрахунку витрати води потрібно враховувати водно-фізичні властивості ґрунту, витрата води, яка подається в контур зволоження, тривалості поливу, інтенсивність випаровування, схему розташування точок водоводу в зоні зволоження.

Фільтрація для краплинного зрошення

Вода для систем крапельного поливу може подаватися з різних джерел, з колодязя, свердловини, водопроводу, озера, річки, струмка. Залежно від чистоти води (її джерела) потрібно визначати інтенсивність фільтрації, щоб запобігти засмічення отворів крапельниць, трубок, інжекторів, крапельних стрічок.

Для первинного очищення води від великих механічних домішок використовують піщано-гравійні, керамзитові, щебеневі та інші касетні фільтри. Для фінального очищення використовують відкриті гідроциклони, дискові фільтри з пінополістирольним компонентом, сітчасті фільтри. Витрати на організацію фільтраційних систем займають приблизно 10-15% від усіх інвестицій в систему крапельного поливу.

Подача води в систему крапельного зрошення

Зазвичай воду в систему подають за допомогою низько або середньо напірних водяних насосів (відцентрові насоси типу БЦ, БЦП, БВ продуктивністю 1-6 м³ / год з напором 10-40 м). На невеликих ділянках не використовують насоси, а замість них можна застосовувати водонапірні башти або окремі цистерни, баки, попередньо встановивши їх на висоті від 2 до 5 м над землею, в залежності від необхідного тиску. Для використання крапельниць більшого діаметра (менше забиваються) використовують низьконапірні системи.

Магістральні, розподільні і поливні трубопроводи

Для прокладання магістральних і розподільних трубопроводів з діаметром від 38 до 51 мм використовують ПВХ і поліетиленові труби. Для поливних використовують поліетиленові діаметром 3-10 мм, магістральні та розподільні трубопроводи розміщують під землею, а для з’єднання крапельниць застосовують вивідні трубки.

Поливні трубопроводи розміщують зазвичай над почвою, їх кріплять за допомогою підвісних хомутів. Відстань між поливними трубопроводами визначають відповідно до ширини міжрядь агрокультур (зазвичай від 0,6 до 0,8 м.), або відстанню між рядами дерев.

Крапельниці для краплинного зрошення

Ключовим елементом систем крапельного зрошення є крапельниці, виділяють два види крапельниць в залежності від способу подачі води, порційні та безперервні. Розміщують крапельниці в залежності від того де знаходиться трубопровід.

Якщо над землею, то крапельниці встановлюють безпосередньо на трубопроводах, а якщо трубопроводи знаходяться під землею, то крапельниці встановлюють на вивідних трубках. Стандартний діаметр отворів крапельниць від 0,3 до 2 мм, а витрата води від 0,9 до 12 л / год відповідно, монтаж крапельниць відбувається вертикально над поливним трубопроводом.

Наконечник крапельниці вставляється в отвір трубопроводу, пророблений за допомогою спеціального дироколу та утримується крапельниця на трубопроводі за допомогою притисків. Для вимірювання тиску в системі крапельного поливу використовують манометри від 0 до 0,5 Мпа, для внесення мінеральних добрив використовують спеціальні інжектори.

Читайте також: 

Капельное орошение овощей. Почему не всегда получается?