Результат интеллектуальной деятельности: 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 применяется 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.].

Известен способ полива, при котором вода подводится к растениям по капельнице. Системы на капельной ленте прокладывается между рядами растений. Капельная лента представляет собой 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. [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, что увеличение скорости подачи воды приводить к увеличению разовых норм полива овощных, ягодных культур за счет испарения с поверхности и распространения влаги за пределы корнеобитаемой зоны растения.

Наиболее близким прототипом является способ капельного орошения овощных и ягодных культур, включающий подвод воды непосредственно в прикорневую зону растений с орошением в течение дня в периоды облучения растений солнечной радиацией, с помощью распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами [патент РФ №2652829, Способ капельного орошения, от 03.05.2018 г.].

Недостатком данного способа является, что при увеличении глубины промачивания изменением нормы полива (скоростью или длительностью подачи воды) происходит увеличение распространения влаги в горизонтальной плоскости за пределы корнеобитаемой зоны растения, что снижает эффективность разовых норм полива овощных, ягодных культур за счет не рационального увлажнения почвы корнеобитаемой зоны растений.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - создание способа капельного орошения, позволяющего повысить эффективность капельного орошения за счет рационального увлажнения корнеобитаемого слоя почвы с учетом биологических свойств выращиваемой культуры севооборота.

Поставленная задача решается предлагаемым способом капельного орошения овощных и ягодных культур, включающим посадку рассады или полосовой посев растений, подвод воды к растениям с помощью распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами, причем трубопроводы укладываются в зону щелевания, образованную предварительно осенней ориентированной обработкой почвы щелевателем вдоль оси будущих рядов растений.

Техническим результатом предложенного изобретения является то, что с учетом биологических свойств выращиваемой культуры севооборота предварительно осенью проводится ориентированная обработка почвы щелевателем вдоль оси рядов культуры севооборота, укладываются трубопроводы с капельницами в зону щелевания и вода подается непосредственно в середину прикорневой зоны растений. Изменение глубины щелевания изменяет глубину центра контура увлажнения. За счет этого достигается возможность локального изменения контура увлажнения в зоне наибольшего расположения корней или корнеплодов. Появляется и реализуется возможность регулирования контура увлажнения максимально расположенного в зоне наибольшего скопления корней или корнеплодов. В результате обеспечивается регулирование и снижение расхода воды, для поддержания требуемой влажности оптимального профиля контура увлажнения, до 20-30% по сравнению с классическим капельным поливом.

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 прокладывают распределительные трубопроводы, оснащенные капельницами. Вода подается непосредственно в середину прикорневой зоны растений. Посадку рассады или полосовой посев растений производят ориентировано вдоль полос образованных от предварительной обработки щелевателем, выполняемой осенью. Глубина щелевания задается с учетом биологических особенностей развития корневой системы выращиваемой культуры, расположение основной массы и площадь которой определяет контур увлажнения. Поступающая влага от полива расходуется на испарение с поверхности почвы, транспирацию и изменение влагозапаса почвы. Влагозапас почвы определяется влажностью и площадью контура увлажнения. Увеличение площади контура увлажнения снижает влажность и повышает испарение. Важно чтобы контур увлажнения покрывал земную часть растения. И дальнейшее изменение контура увлажнения способствовало направлению развития корневой системы (клубней) растений. Поэтому зная закон образования и поддержания контура увлажнения, с учетом биологической особенности развития внутрипочвенной части растения можно рационально регулировать контур увлажнения.

В 2020 г. на специальном опытном участке проведены экспериментальные исследования влияния глубины щелевания на контур увлажнения при равном режиме капельного орошения

Пример иллюстрируется изображениями: фиг. 1 - график контура увлажнения опытного участка при глубине нарезки щели 0,1 м, через 1 час полива; фиг. 2 - график контура увлажнения опытного участка при глубине нарезки щели 0,1 м, через 2 часа полива; фиг. 3 - график контура увлажнения опытного участка при глубине нарезки щели 0,1 м, через 3 часа полива; фиг. 4 - график контура увлажнения опытного участка при глубине нарезки щели 0,2 м, через 1 час полива; фиг. 5 - график контура увлажнения опытного участка при глубине нарезки щели 0,2 м, через 2 часа полива; фиг. 6 - график контура увлажнения опытного участка при глубине нарезки щели 0,2 м, через 3 часа полива; фиг. 7 - график контура увлажнения опытного участка при глубине нарезки щели 0,35 м, через 1 час полива; фиг. 8 - график контура увлажнения опытного участка при глубине нарезки щели 0,35 м, через 2 часа полива; фиг. 9 - график контура увлажнения опытного участка при глубине нарезки щели 0,35 м, через 3 часа полива.

Экспериментально подтверждено, что изменение глубины осеннего щелевания с последующей подачей воды капельным орошением, позволяет обеспечить максимальное вхождение корневой системы выращиваемой культуры в контур увлажнения. Регулирование длительности полива позволяет не только значительно экономить силы и средства, затрачиваемые на полив, но и свести к минимуму потери питательных веществ в прикорневой зоне.

Капельные поливы проводились с использованием ленты с эмиттерной внутренней конструкцией водовыпусков производительностью 1,6 л/ч с шагом капельницы 0,3 м.

Из приведенных графиков видно, что капельное орошение на участке с щелеванием на 0,1 м (см. фиг. 1) обеспечивает почву влагой в течение первого часа в контуре увлажнения: глубина 0,2 м, ширина 0,32 м и в устье 0,09 м. Через два часа - соответственно 0,23 м, 0,4 м, 0,2 м (см. фиг. 2). Через три часа - 0,28 м, 0,53 м, 0,27 м (см. фиг. 3).

При щелевании на 0,2 м (см. фиг. 4) - обеспечивает влагой в контуре увлажнения в течение первого часа на глубину до 0,25 м, ширину 0,23 м и в устье 0,09 м. Через два часа - соответственно 0,29 м, 0.38 м, 0,18 м (см. фиг. 5). Через три часа - 0,33 м, 0,51 м, 0,27 м (см. фиг. 6).

При щелевании на 0,35 м (см. фиг. 7) - обеспечивает влагой в контуре увлажнения в течение первого часа на глубину до 0,35 м, ширину 0,23 м и в устье 0,08 м (см. фиг. 8). Через два часа - 0,41 м, 0.4 м, 0,2 м. Через три часа - 0,42 м, 0,4 м, 0,28 м (см. фиг. 9).

Знание модели переноса влаги в зависимости от технологии осенней ориентированной обработки почвы щелевателем вдоль оси будущих рядов растений позволяет рассчитывать контур увлажнения для различных почв и культур и, следовательно, подбирать оптимальные решения полива, так чтобы влага поступала только для нужд растения. Смачивание определенно-достаточной зоны позволяет уменьшить потери воды на испарение.

Уменьшение объема увлажняемой почвы позволяет экономить воду и приводит к формированию менее разветвленной корневой системы, дающей возможность уплотнить посадки и повысить продуктивность. Этот способ обеспечивает наиболее высокую отдачу урожая на единицу затраченной воды и удобрений, так как обеспечивает оптимальный водный и питательный режим почвы, позволяет полностью автоматизировать подачу воды в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур.