Внутрипочвенное орошение как способ защиты земель от водной эрозии почв

ВНУТРИПОЧВЕННОЕ ОРОШЕНИЕ КАК СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗЕМЕЛЬ

ОТ ВОДНОЙ ЭРОЗИИ ПОЧВ

А.МЗербалиев

Дагестанский государственный технический университет. г.Махачкала

Внутрипочвенное орошение это управляемая подача воды непосредственно в корнеобитаемую толщу почвы.

При внутрипочвенном орошении создаются оптимальные водный, воздушный, тепловой и питательный режимы почвы, которые обеспечивают устойчивые урожаи сельхозкультур. Основными преимуществами этого способа орошения являются: полная механизация распределения поливной воды и её автоматизация; минимальные эксплуатационные затраты на поливы; экономия поливной воды по сравнению с поверхностными способами; высокий КПД оросительной системы; отсутствие водной эрозии почвы и образование поверхностной корки; исключение потери воды на испарение и сохранение структурности почвы и т.д.

В деле совершенствования систем внутрипочвенного орошения важнейшей задачей является разработка конструкции увлажнителя. Как основной элемент системы полива, увлажнитель должен отличаться простотой конструкции, дешевизной, надёжностью в работе и обеспечением равномерного увлажнения почвы по длине ряда сельхозкультур.

Большое внимание в этом направлении уделяется разработке конструкций кротовых увлажнителей. Техника орошения по кротовым увлажнителям, в отличие от трубчатых, является одной из дешёвых по стоимости, т.к. для её устройства не требуется больших затрат.

Основным недостатком их является то, что при эксплуатации в течение одного сезона, стен- ки обрушиваются и заиливается кротовина, поэтому рекомендуют их стенки закреплять поли- мерами и другими материалами. Обязательным условием для их применения на склоновых землях должно быть устройство кротовин на средних и тяжёлых по механическому составу почвах, близкое расположение водоупора, исключающего глубинные фильтрационные потери оросительной воды и достижение равномерного увлажнения по длине в направлении полива.

В связи со сложностью выполнения последнего условия, на системах внутрипочвенного орошения склоновых земель, рекомендуют применять такие конструкции увлажнителей, которые обеспечивают равномерное распределение влаги по длине кротовины.

Разработанная нами конструкция кротового увлажнителя, прошедшая производственные испытания на участках орошения виноградников склоновых земель, со сложным рельефом поверхности, практически обеспечивала поставленные цели, т.е. противоэрозионная защита земель(почв) и равномерное увлажнение по длине кротовины.

Конструкция увлажнителя имеет выступы по дну щели ниже кротовины на расстоянии от 5 до 50м друг от друга, в зависимости от уклона поверхности участка орошения. Создание выступов по дну щели обеспечивает резкое снижение скорости течения воды по увлажнителю, улучшает условие поглощения воды почвой, путём задержания воды между выступами и, достигается более равномерное распределение влаги по длине увлажнителя.

Кротовые увлажнители предлагаемой конструкции нарезаются по одной на всю длину междурядье виноградников. Высоту выступов и расстояние между ними необходимо регулировать, в зависимости от уклона таким образом, чтобы линия подпорного уровня воды последующего выступа, покрывала водой подошву предыдущего на высоту до 5 см.

В конструктивном отношении щель нарезают глубиною 40-70см, шириною 2.0-3.5 см, с выступами на дне, высотою 20-35 см и, длиною 30-60см на расстояние друг от друга от 5 до 50м ,а саму кротовину на 6-10 см выше дна щели, диаметром 6-10см .Характеризуемая конструкция увлажнителя (кротовины) обеспечивает равномерное распределение влаги по длине кротовины, без проявления водной эрозии почвы, позволяет увеличить расход воды в 2.5-3.0 раза и, соответственно, производительность труда на поливе.

Равномерность распределения влаги по длине кротовины определяли отбором проб почвы до глубины 100 см и высушиванием их в термостатах (Рис.1).

По результатам наблюдений определялись фактические поливные и оросительные нормы при двух поливах, из условия поддержания влажности не ниже 70-80% от НВ (максимальная влажность).

Длина увлажнителя принята, равной длине виноградного ряда и зависит от уклона, водно- физических свойств почвогрунтов, шероховатости внутренних стенок кротовины и щели.

Учитывая сложность рельефа местности длина увлажнителя для уклонов 0.02-0.03 принята 100м, а для уклонов 0.03-0.05 длина, равная 70 м, соответствующими удельными расходами на 1м длины 0.012-0.075 л/с, при головном расходе -0,8-1,5 л/с.

Для предлагаемой конструкции увлажнителя длина её принципиального значения не имеет, она только влияет на количество выступов по длине и продолжительность полива.

Расстояние между выступами (бьефами) зависит от уклонов, так для уклона вдоль ряда 0.02, длина (1б) принята 50м,для уклона 0.03 длина -33м и для уклона (1) 0.05 1б=23м. Такие размеры длин между бьефами принимаются кратными длине увлажнителя.

Глубина заложения увлажнителей ,также зависимую от уклонов, принимается 0.4-0.5м для уклонов до 0.04 и, до 0.7м при уклоне более 0.04. Это даёт возможность регулировать длиною между бьефами ,по соображениям принятия оптимального количества выступов по длине увлажнителя и сокращения затрат труда при нарезке щели с кротовиной.

На качество создаваемых кротовин оказывают влияние естественная влажность почвогрунтов на глубине 1.м, плотность грунта, конструктивные размеры увлажнителя, скорость их нарезки, а также, как основные факторы, определяющие срок службы увлажнителя, техника и технология поливов сельхозкультур.

В наших исследованиях, при соблюдении принятой технологии орошения виноградников на опытном участке хозяйства ( колхоз «Мукдадирский»), нарушение стенок щели и кротовины наблюдались на второй год их использования, при двух поливах с нормами 1000-1100 м3/га. Кроме того, в отрезках между выступами и в начале ниже кротовины, щели расширяются до 5см, появляются дополнительные полости с заглублением до 5-8см и, заиливаются только конечные отрезки кротовин (1-3м).

Таким образом наблюдается естественное выравнивание под нулевой уклон дна щели и закрытие кротовины не происходит, наоборот, расширяясь щель становится естественным увлажнителем почвы, а выступы по дну щели способствуют задержанию наносов в пределах бьефов и тем самым удлиняет срок их службы .

По нашим наблюдениям равномерность распределения влаги по длине кротовины, на больших уклонах и со сложным рельефом поверхности, имеет вполне удовлетворительное состояние.

При расчётной поливной норме 960м3/га, для метрового слоя почвогрунта, распределение влаги по длине кротовины составило около 85% от НВ. Такие запасы влаги в почвенном профиле являются достаточными для получения оптимальных урожаев сельхозкультур.

В условиях предгорья орошаемые участки склоновых земель имеют небольшую мощность почвогрунтов и на глубине 1-2.5м встречается твердая водонепроницаемая порода грунтов, поэтому запасы влаги используются почти полностью корневой системой

виноградников и др.насаждений.

В этой связи наши исследования ограничивались двумя вегетационными поливами, против трех, как это было принято при бороздном поливе. Близкое залегание водоупора на склоновых землях является важным фактором при установлении режима орошения виноградников и др. многолетних насаждений.

По характеру распределения влаги в почвенном профиле после полива, видно, что большая часть влаги (60%) находится в нижнем метровом слое (40-100 см), в верхнем пахотном слое (до 20 см)-20% , а остальная часть влаги (20%) проникла ниже 90-100 см.

Характер распределения влаги после бороздного полива имеет обратную картину, кроме того неравномерно увлажняется длина борозды, максимум влаги в начале и минимум в конце.

Расположение кротовин на расстоянии 2.5 м друг от друга, как было принято в опытах, обеспечивает достаточное увлажнение расчётного слоя почвы (70-85%от НВ) на глубине 20100см. Влажность почвы у поверхности, в середине между увлажнителями, доходила 30-50% от НВ. Учитывая мощную корневую систему многолетних насаждений, такая влажность в середине между рядами, заметного влияния на урожайность не оказывала.

Для обеспечения предполивной влажности почвы, на уровне 70-80% от НВ в метровом слое для виноградников, рекомендуется следующая схема поливов: влагозарядковый полив на глубину 1-1.5м, с нормой 1100-1200 м3/га в конце ноября месяца; первый вегетационный полив на глубину 0.8-1.0 м, с нормой 950-1100 м3/га в фазе роста побегов и формирования цветочных почек, в июле месяце; второй вегетационный полив с такой же нормой, как первый, но в начале августа месяца.

Запоздалое проведение первого вегетационного полива объясняется тем, что принятая конструкция увлажнителя обеспечивает накопление и сохранение запасов влаги зимних атмосферных осадков и их водопотребление растением в ранний весенний период. Следует отметить, что назначение сроков проведения поливов и их число должно корректироваться в соответствии с конкретно сложившимися метеорологическими условиями года.

В производственных условиях, с целью корректировки сроков поливов и их норм, целесообразно определить наличие влагозапасов в расчётном слое почвы в мае и июне месяцах.

Таблица 1. Влияние режима и способа орошения винограда («Ркацители») на урожайность в колхозе «Мукдадирский»

Способы полива , Сроки Поливная норма, Урожайность,ц/га

виды и число проведения м3/га средняя по винограду

поливов

По бороздам ноябрь 1000

Влагозарядковый + июнь 800

3 вегет.полива июль 900 70

август 900

По увлажн. внутри - ноябрь 1200

почвенного орошения июль 1000 110

влагозарядковый+2 август 1000

вегетационного полива

Наибольшая урожайность получена при внутрипочвенном орошении в результате лучшего водно-воздушного режима орошения этого способа. Следует отметить, что на величину урожайности оказывало значительное влияние степень эродированности этих земель и, по мере роста плодородного слоя почвы за счёт применения этого способа

орошения, как противоэрозионное мероприятие, со временем ожидается увеличение средней урожайности по годам на 10-20%.

Исходя из фактической средней урожайности на опытном участке, за период проведения исследований по рассматриваемым вариантам орошения, урожайность при бороздном поливе увеличилась с 50 до 70 ц/га, а при внутрипочвенном орошении с кротовыми увлажнителями до 110 ц/га.

Конструкция увлажнителя выполняет задачу борьбы не только с ирригационной эрозией почвы, но и в целом - защиты земель от водной эрозии и при поверхностном стоке.

Поливы по кротовым увлажнителям для разработанной конструкции осуществлялись при следующих параметрах техники внутрипочвенного орошения (табл.2).

Таблица.2.Рекомендуемые параметры техники полива по кротовым увлажнителям.

Ннн Уклон, JnJ J Длина увлажн., L , м. Глубина заложения кротовин, Н, м. Количество бьефов (п) и длина (М, м. Расход воды переменной струёй, q 1/ q2 , (л\с) Продолжит. поливов, Ъ / t2 час. Коэффициент равномерности увлажнения, Кр.

0.0 0,0 2 100 0.4-0.5 П =2 L =50 1.2 / 0.6 2 / 5 0.91

0.03 100 0.5-0.6 П =3 L =30 1.0 / 0.6 1.6 / 8 0.88

0.05 70 0.6-0.7 п =3 L =20 0.8 / 0.5 1.5 / 10.0 0.88

Внедрение внутрипочвенного орошения с кротовыми увлажнителями на больших уклонах склоновых земель, позволяет одновременно решить актуальные вопросы сельского хозяйства для условий предгорья Дагестана, это рациональное использование водных и земельных ресурсов, предотвращение эрозии почвы и увеличение урожайности сельскохозяйственных культур в республике.

ВЫВОДЫ.

1. Существующая технология бороздного полива сопровождается сбросом поливной воды в 30- 40% от расчётной нормы, следствием которого является смыв верхнего слоя почвы и снижение плодородия земель.

2. Внутрипочвенное орошение с рекомендуемой конструкцией увлажнителя предотвращает водную эрозию почвы склоновых земель, накапливает влагозапасы за счёт осенне-зимних осадков, обеспечивает более равномерное увлажнение по длине ряда (сады и виноградники) в пределах 70-85%.

3. Конструкция кротового увлажнителя внутрипочвенного орошения рекомендуется применять, как способ борьбы с водной эрозией почв на больших уклонах (А.С.№895297) склоновых земель, позволяющих сохранить плодородный слой от смыва водой, обеспечить накопление и равномерное распределение влаги в корнеобитаемой зоне растений.

4. В отличие от бороздного полива виноградников на склоновых землях внутрипочвенное орошение экономит оросительную воду до 40%, способствует ежегодному повышению плодородия земель и ,соответственно, урожаев на 20-40%.

Рис. 1. Распределение влаги по длине кротовины.

Библиографический список:

1. Григоров М.С.Внутрипочвенное орошение.М.Колос.1983.с-123.

2. Зербалиев А.М., Махмудов Ф.А. Способ борьбы с водной эрозией почв на больших уклонах .А.С.№895297.Бюллетень №40, 30.10.84г.

3. Зайдельман Ф.Р.Мелиорация почв. М.Изд. Московского университета.2003.с.446 .