Способ капельного орошения
DRIP IRRIGATION METHOD

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, в частности к капельному орошению, и может быть использовано при орошении сельскохозяйственных культур, особенно в южных регионах с большими среднемесячными инсоляциями и районах с засушливым климатом.
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.
Также известен 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.
Наиболее близким прототипом является способ капельного орошения, включающий посадку рассады или полосовой посев растений, подвод воды к середине прикорневой зоны растений, с помощью распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами, трубопроводы укладываются в зоне щелевания, образованную предварительно осенней ориентированной обработкой почвы щелевателем вдоль оси будущих рядов растений, [патент РФ №2749463, Способ капельного орошения, от 11.06.2021 г.].
Недостатком данного способа является, сложность выполнения технологической ориентации при процессах осеннего щелевания, посадки рассады или полосового посева растений и подвода воды, с помощью распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами, к середине прикорневой зоны рядов растений.
Задача, на решение которой направлено изобретение, - создание способа внутрипочвенного капельного орошения, позволяющего повысить эффективность капельного орошения за счет рациональной подачи воды для образования контура увлажнения в зоне основной массы корневой системы выращиваемой культуры севооборота.
Технический результат - повышение эффективности капельного орошения за счет рациональной подачи воды для образования контура увлажнения в зоне основной массы корневой системы выращиваемой культуры севооборота.
Технический результат достигается способом капельного орошения овощных культур таких, как лук, чеснок, морковь, свекла, редька, помидор, картофель, перец, включающий посадку рассады или полосовой посев растений, подвод воды к растениям, с помощью распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами, причем капельный трубопровод укладывают вдоль оси полосы высаживаемых рядов растений на глубину 5 см для лука и чеснока, на глубину 10 см для моркови, свеклы и редьки, на глубину 15 см для помидоров, картофеля и перца, при этом лента капельного трубопровода выполнена с эмиттерной внутренней конструкцией водовыпусков производительностью 1,6 л/ч с шагом капельницы 0,2 м.,
С учетом биологических свойств выращиваемой культуры севооборота вдоль оси рядов культуры, укладываются вдоль оси полосы высаживаемых рядов растений трубопроводы с капельницами на глубину обеспечивающую совпадение центра контура увлажнения с центром развития корневой системы, в период максимального вегетативного развития. Лента капельного трубопровода выполнена с эмиттерной внутренней конструкцией водовыпусков производительностью 1,6 л/ч с шагом капельницы 0,2 м. Укладка капельного трубопровода выполняется на глубину 5 см для лука и чеснока, на глубину 10 см для моркови, свеклы и редьки, на глубину 15 см для помидоров, картофеля и перца. 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 до 25-40% на испарения с поверхности почвы и распространения влаги за пределы корнеобитаемой зоны растения, при поддержании требуемой влажности оптимального профиля контура увлажнения, по сравнению с классическим капельным поливом.
Наибольшая эффективность применения предлагаемого изобретения для полива овощных культур в открытом грунте достигается в южных регионах с большим количеством солнечных дней в году и районах с засушливым климатом.
Способ осуществляется следующим образом.
Предварительно или совместно при посадке рассады или полосовом посеве овощных культур ориентировано вдоль полос производят внутрипоч-венную укладку распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами. Глубина укладки задается с учетом биологических особенностей развития корневой системы выращиваемой культуры, расположения центра основной массы корней в период максимального вегетативного развития, совпадающий с центром площади контура увлажнения от капельницы.
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 повышает поверхностное испарение. Важно, чтобы контур увлажнения покрывал центр основной массы корней растения в данный вегетативный период и был в форме запаса почвенной влаги в слое активного водопотребления растений. Изменение контура увлажнения будет способствовать 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 норму полива.
В 2021 г. на специальном опытном участке проведены экспериментальные исследования влияния глубины размещения распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами на контур увлажнения при равном режиме капельного орошения.
Пример иллюстрируется изображениями:
фиг. 1 График контура увлажнения опытного участка с раскладкой капельного трубопровода на поверхности почвы через 1, 2 и 3 часа полива;
фиг. 2 График контура увлажнения опытного участка при глубине раскладки капельного трубопровода на 5 см, через 1, 2 и 3 часа полива;
фиг. 3 График контура увлажнения опытного участка при глубине раскладки капельного трубопровода на 10 см, через 1, 2 и 3 часа полива;
фиг. 4 График контура увлажнения опытного участка при глубине раскладки капельного трубопровода на 15 см, через 1, 2 и 3 часа полива.
Экспериментально подтверждено, что изменение глубины внутрипочвенной раскладки распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами, с последующей подачей воды, позволяет обеспечить максимальное вхождение корневой системы выращиваемой культуры в контур увлажнения. Регулирование длительности полива позволяет не только значительно повысить эффективность капельного орошения за счет рациональной подачи воды для образования контура увлажнения в зоне основной массы корневой системы выращиваемой культуры севооборота, но и свести к минимуму потери влаги и питательных веществ в прикорневой зоне.
Капельные поливы проводились с использованием ленты с эмиттерной внутренней конструкцией водовыпусков производительностью 1,6 л /ч с шагом капельницы 0,2 м.
Из приведенных графиков видно, что капельное орошение на участке с раскладкой капельного трубопровода на поверхности почвы обеспечивает почву влагой в течение первого часа в контуре увлажнения с центром на глубине 8 см (см. фиг. 1). Глубина промачивания контура увлажнения 17 см, ширина 22 см, в устье 18 см. Через два часа, центр увлажнения находится на глубине 8 см, остальные параметры соответственно 20, 29 и 26 сантиметров.
Через три часа, центр увлажнения находится на глубине 12 см, остальные параметры соответственно 27, 40 и 35 сантиметров.
Капельное орошение на участке с внутрипочвенной раскладкой капельного трубопровода на глубину 5 см, обеспечивает почву влагой в течение первого часа в контуре увлажнения с центром на глубине 12 см (см. фиг. 2). Глубина промачивания контура увлажнения 19 см, ширина 32 см, в устье 0 см. Через два часа, центр увлажнения находится на глубине 13 см, остальные параметры соответственно 27, 40 и 8 сантиметров. Через три часа, центр увлажнения находится на глубине 17 см, остальные параметры соответственно 33, 50 и 18 сантиметров. Результаты полевого опыта показали, что данный способ наиболее рационален при выращивании лука, чеснока.
Капельное орошение на участке с внутрипочвенной раскладкой капельного трубопровода на глубину 10 см, обеспечивает почву влагой в течение первого часа в контуре увлажнения с центром на глубине 15 см (см. фиг. 3). Глубина промачивания контура увлажнения 27 см, ширина 27 см, в устье 0 см. Через два часа, центр увлажнения находится на глубине 16 см, остальные параметры соответственно 30, 39 и 4 сантиметров. Через три часа, центр увлажнения находится на глубине 20 см, остальные параметры соответственно 36, 52 и 10 сантиметров. Результаты полевого опыта показали, что данный способ наиболее рационален при выращивании корнеплодов: морковь, свекла, редька.
Капельное орошение на участке с внутрипочвенной раскладкой капельного трубопровода на глубину 15 см, обеспечивает почву влагой в течение первого часа в контуре увлажнения с центром на глубине 16 см (см. фиг. 4). Глубина промачивания контура увлажнения 30 см, ширина 31 см, в устье 0 см. Через два часа, центр увлажнения находится на глубине 20 см, остальные параметры соответственно 38, 44 и 0 сантиметров. Через три часа, центр увлажнения находится на глубине 21 см, остальные параметры соответственно 41, 53 и 7 сантиметров. Результаты полевого опыта показали, что данный способ наиболее рационален при выращивании пасленовых: помидоры, картофель, перец.
Знание модели переноса влаги в зависимости от технологии раскладки распределительных трубопроводов, оснащенных капельницами, вдоль оси будущих рядов растений позволяет повысить эффективность капельного орошения за счет рациональной подачи воды для образования контура увлажнения в зоне основной массы корневой системы выращиваемой культуры севооборота. Данный способ позволяет рассчитывать контур увлажнения для различных почв и культур и, следовательно, подбирать оптимальные решения полива, так чтобы влага поступала только для нужд растения. Так-же, смачивание определенно-достаточной зоны позволяет уменьшить потери воды на испарение.
Уменьшение объема увлажняемой почвы позволяет экономить воду, обеспечивает оптимальный водный и питательный режим почвы, что позволяет автоматизировать подачу воды в соответствии с фазой развития выращиваемой культуры.