Способ капельного орошения

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, в частности к капельному орошению, и может быть использовано при орошении сельскохозяйственных культур, особенно для регионов с засушливым климатом и южных регионов с большими среднемесячными инсоляциями.

Полив растений является определяющим фактором для получения хорошего урожая в течение всего цикла развития растений (вегетационного периода) от посева семян и/или посадки клубней до созревания урожая.

В настоящее время для овощных и плодово-ягодных культур применяются, в основном, три следующих способа полива.

- Дождевание, при котором вода разбрызгивается в виде дождя над поверхностью почвы и растениями. Является самым распространенным видом полива благодаря дешевизне и простоте. Однако при таком орошении вода расходуется неэкономно, значительное количество, как правило, тратится впустую.

- Внутрипочвенный полив, при котором вода поступает непосредственно к корням растений по проложенным в почве трубам. Является весьма эффективным по расходу воды и удобрений. Но он дорог, требует серьезных затрат при эксплуатации, поэтому малоприменим на частных садовых участках.

- Капельный полив, при котором вода подводится к растениям с помощью специальных капельных лент или трубок. Отличается высокой эффективностью использования оросительной влаги и жидких удобрений, что позволяет не только снизить расход воды в 3-5 раз по сравнению с дождеванием, но и существенно повысить урожайность [http://www.yug-poliv.ru/oroshenie/capelnoe/; http://parnikiteplicy.ru/poliv/kapelnoe-oroshe-nie-2.html.].

Наиболее близким прототипом является капельный полив, при котором вода подводится к растениям, причем вода подается практически непосредственно в прикорневую зону растений с достаточно малыми скоростями. Существует два основных вида систем капельного полива, использующих для подвода влаги к растениям эластичные трубки и капельницы, или специальные капельные ленты с водовыпусками.

Системы на капельной ленте - между рядами растений прокладывается гибкий шланг (лента) особой конструкции, в которой имеются встроенные или монтируемые водовыпуски с фиксированным расходом влаги. Чаще всего используется лента с щелевой или эмиттерной внутренней конструкцией водовыпусков. Первая имеет встроенный лабиринтный канал, замедляющий скорость подачи воды и нормирующий ее расход, осуществляемый через прорезанные в стенках ленты выпускные отверстия. Эмиттерная же лента изготавливается со встроенными с заданным шагом капельницами. Как правило, скорость расхода воды составляет от 2 до 8 л за час. Расстояние между эмиттерами в ленте варьируется от 10 до 50 см. Большинство систем на капельной ленте рассчитаны на подключение к водопроводу с номинальным давлением от 0,8 бар.

Системы на эластичной трубке с капельницами - вдоль гряд протягивается эластичная трубка из ПВХ. С помощью специальных фитингов от нее с требуемой периодичностью организуются отводы, оснащенные капельницами, через них вода подается к растениям со скоростью от 2 до 8 л в час [Российская академия сельскохозяйственных наук, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства. Режим орошения, способы и техника полива овощных и бахчевых культур в различных зонах РФ. Руководство. Москва, - 2010, с. 72 и 77. Ясониди О.Е. Водосберегающие технологии орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе: дис. … д-ра с.-х. наук. Новочеркасск, НГМА, 2004].

Недостатком данного способа является относительно высокая скорость подачи воды, что может приводить к увеличению разовых норм полива овощных, ягодных культур за счет испарения с поверхности и распространения влаги за пределы корнеобитаемой зоны растения.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - создание способа капельного орошения, позволяющего повышать эффективность капельного орошения за счет рационального увлажнения почвы только в корнеобитаемой зоне растений и уменьшения площади поверхностного пятна увлажнения.

Поставленная задача решается предлагаемым способом капельного орошения овощных и ягодных культур, включающим подвод воды к растениям с помощью распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами, причем вода подается непосредственно в прикорневую зону растений со скоростью орошения от 0,2 до 0,4 л/ч в течение дня во время облучения растений солнечной радиацией, а подвод воды осуществляется от накопительных емкостей, оснащенных сифонами с подключенными к ним распределительными трубопроводами.

Техническим результатом предложенного изобретения является то, что скорость орошения в 5…10 раз ниже, чем в существующих системах. За счет этого достигаются следующие результаты:

- дневное капельное орошение с низкими скоростями на уровне 0.2-0.4 л/ч с нормой полива не более 1.2-1.8 л/растение, обеспечивает в течение дня практически полноценный метаболизм овощных и ягодных культур, а также высокие скорости транспирации. При этом реализуется увеличение объема поглощенной влаги в 1.4-1.5 раз по сравнению с другими режимами и способами полива при экономии воды не менее чем в 1.5 раза по сравнению с классическим капельным;

- реализуется возможность локального внесения удобрений в зону корней вместе с водой, снижение расхода удобрений на 25-40% по отношению к системам классического капельного орошения;

- обеспечивается снижения расхода воды на испарение до 20-30% по сравнению с классическим капельным поливом вследствие уменьшения площади поверхности испарения в 2 и более раз;

- сокращаются расходы на обработку участка в связи с меньшим развитием сорной растительности;

- отсутствует опасность вторичного засоления и исключение риска солнечных ожогов листьев из-за малых поливных норм;

- повышается урожайность овощных и ягодных культур на 20-40% (по отношению к аналогам) за счет устойчивого увлажнения зоны корней на уровне не менее 90% НВ (наименьшая влагоемкость почвы).

Наибольшая эффективность применения предлагаемого изобретения для поливов овощных и ягодных культур в открытом грунте достигается в южных регионах с большим количеством солнечных дней в году и регионах с засушливым климатом.

Способ осуществляется следующим образом.

Между рядами растений или около них от накопительных емкостей, оснащенных сифонами, прокладывают распределительные трубопроводы, оснащенные капельницами. Вода подается непосредственно в прикорневую зону растений со скоростью орошения от 0,2 до 0,4 л/ч и нормой полива не более 1.2-1.8 л/растение. Полив осуществляют в дневное время в периоды облучения растений солнечной радиацией. Поступающая влага от полива расходуется на испарение с поверхности почвы, изменение влагозапаса почвы и транспирацию. Она предохраняет растение от перегрева, участвует в создании непрерывного тока воды с растворенными минеральными и органическими соединениями из корневой системы к надземным органам растения, то есть фактически обеспечивает метаболизм или обмен веществ растения. Обычно скорость транспирации колеблется в интервале от 15 до 250 г/м²×ч, а ночью снижается до 7-20 г/м²×ч. Интенсивность дневной транспирации следует за изменением основных метеорологических факторов: суммарной солнечной радиации, температуры, влажности воздуха. Основной в этом комплексе внешних воздействий является солнечная радиация. В ясную солнечную погоду ее величина составляет около 1000 Вт/м², а в пасмурную погоду, в зависимости от толщины и характера облаков, она уменьшается примерно до 400-100 Вт/м² [Губатенко Н.Г., Мирошниченко М.М. «Огород. Практическое пособие», Ростов-на-Дону: Ростовское книжное издательство, 1991; Литвинов С.С., «Научные основы современного овощеводства» Россельхозакадемия, 2008; Обухов Д.Л. «Линейные параметры контуров увлажнения при капельном поливе», Новочеркасская государственная мелиоративная академия (г. Новочеркасск)].

Пример 1.

В 2016 г. на специальном опытном участке проведены экспериментальные исследования различных режимов очагового капельного орошения среднеплетистых сортов огурцов и тыквы. Пример иллюстрируется изображениями, где на фиг. 1 изображена фотография опытного участка по состоянию на май 2016 г, на фиг. 2 - фотография опытного участка по состоянию на август 2016 г.

Дневные поливы производились при низких скоростях орошения 0.2-0.3 л /ч. Ночные поливы производились при скоростях 0.2-1 л/ч. Наблюдения за состоянием растений осуществлялись круглосуточно.

В дневное время лист поглощает около 75% падающей на него солнечной энергии, но только около 3% поглощенного света используется в процессе фотосинтеза. Остальная часть превращается в тепловую энергию, что приводит к росту температуры листа. Поэтому она должна быть удалена во избежание перегрева и гибели тканей листа. Основной механизм удаления - транспирация. На солнце растение за 1 ч испаряет около 50 см³ воды на 1 м² листовой поверхности. В условиях возникающего дефицита влаги в прикорневой зоне, для каждого листа спасением от перегрева является реализация уменьшения поглощаемой солнечной энергии за счет сокращения эффективной площади поглощения, то есть за счет его увядания.

На фиг. 3, 4, 5, 6 в качестве примера приведены фотографии растений тыквы (фиг. 3 и 5) и огурцов (фиг. 4 и 6) при дневных поливах с разовой нормой полива не более 1.2-1.6 л/растение (фиг. 3 и 4), и ночных поливах с нормой полива 2.2-2 л/растение (фиг. 5 и 6), проведенных накануне дня съемки.

Из приведенных фото видно, что дневное капельное орошение с низкими скоростями 0.2-0.3 л/ч, при норме полива 1,6 л/растение обеспечивает в течение ясного светового дня практически полноценный метаболизм овощных культур семейства тыквенных при максимально высоких скоростях транспирации.

Экспериментально подтверждено, что дневное капельное орошение с низкими скоростями на уровне 0.2-0.4 л/ч с нормой полива не более 1.2-1.6 л/растение, обеспечивает в течение дня практически полноценный метаболизм овощных культур и соответственно высокие скорости транспирации.

Пример 2.

Аналогично примера 1 была развернута система капельного орошения по предлагаемому способу на 40 растений семейства розоцветных, а именно земляники. Скорость полива составляла 0,2 л/ч при разовой норме полива 1.2 л на растение. Часть растений не вошла в состав системы капельного орошения и поливалась методом дождевания из лейки. Результаты: расход воды при орошении сократился не менее чем в 5 раз по сравнению с ранее применяемом поливом методом дождевания.