Растениеводство

 
Настоящие рекомендации представляют собой методические указания по проектированию систем капельного орошения для сельскохозяйственных культур, садов, виноградников и лесных насаждений в условиях Туркменистана. Пособие было подготовлено в 2019 году при совместной поддержке проектов SARD III Европейского Союза и EERE Глобального экологического фонда (GEF).
Предпосылки внедрения и преимущества капельного орошения
Управление водными ресурсами является определяющим аспектом экономики и окружающей среды в засушливом Туркменистане. В стране наблюдается возрастающий дефицит водных ресурсов и существуют прогнозы изменения климата. В связи с этим был взят курс на использование прогрессивных водосберегающих технологий полива, в частности, капельного орошения, взамен традиционных поверхностных способов (по бороздам, полосам и чекам). Орошаемое земледелие потребляет 90% общего объема воды, однако около 50% воды теряется при доставке по старой энергоемкой инфраструктуре.
Сущность капельного орошения состоит в малоинтенсивной подаче воды через микроводовыпуски (капельницы) непосредственно в почвенную зону развития корневой системы растений, что позволяет осуществлять поливы точно по потребности растений во влаге.
Применение капельного орошения особенно перспективно:
1. В районах с ограниченными водными ресурсами.
2. На участках, где традиционные методы полива невозможны (большие уклоны, изрезанный рельеф).
3. На легких почвах и при наличии малодебитных источников воды.
Экономия поливной воды при капельном орошении достигается благодаря исключению потерь на поверхностный сброс, глубокое просачивание и транспирацию сорной растительностью. Коэффициент полезного использования воды (КПИ) при капельном орошении достигает 85-95%. Опыт показывает, что в сравнении с поверхностным поливом вегетационная оросительная норма снижается в среднем на 40-50%, а урожайность повышается на 20 и более %. Для виноградников и садов эти показатели еще выше.
Повышение урожайности достигается за счет поддержания в почве наиболее благоприятного водно-воздушного и питательного режима. Кроме того, удобрения вносятся локально вместе с водой в нужные сроки, что обеспечивает их хорошее усвоение растениями. Экономия азотных удобрений по сравнению с дождеванием составляет 44-57%.
Компоненты и типы систем
Системы капельного орошения могут быть стационарными (для многолетних насаждений) и сезонно-стационарными (для однолетних культур).
Система включает следующие основные компоненты:
• Узел подготовки и распределения воды: насосные агрегаты, регулирующий бассейн-отстойник, фильтры очистки воды, запорно-регулирующая арматура.
• Трубопроводы: магистральные, участковые, распределительные и поливные трубопроводы с микроводовыпусками (капельницами).
• Дополнительное оборудование: устройства для ввода удобрений и система автоматизации.
Энергоснабжение может осуществляться с использованием местных электроэнергетических систем, передвижных дизельных электрогенераторов, или с помощью возобновляемых источников энергии, например, солнечных энергетических станций.
Для полива овощей и рядовых культур используются традиционные, компенсированные и тонкостенные капельные линии. Для садов и виноградников применяют различные типы кнопочных капельниц с номинальным выливом от 1.3 до 12.0 л/ч. Рекомендуется принимать ирригационные линии длиной, не превышающей 500 м.
Методология расчета поливного режима
Поливной режим определяет оптимальные сроки, число поливов, поливные и общие оросительные нормы, необходимые для получения запланированного урожая.
Общая оросительная норма (M) — это общий объем воды, который подается на 1 га площади для восполнения дефицита влаги и обеспечения урожая за невегетационный и вегетационный периоды. Для расчета оросительной нормы рекомендуется использовать видоизмененную формулу А.Н. Костякова: М=У⋅Кз⋅КТ, где У — расчетная урожайность, Кз — затраты воды на единицу урожайности, а КТ — коэффициент, учитывающий технику полива.
Для капельного полива виноградников и садов коэффициент КТ принимается в пределах 0,5–0,6 для общей оросительной нормы.
Расчет поливных норм (mi) зависит от биологических особенностей культуры, фазы ее развития, природно-климатических и почвенных условий, а также от способа полива. Величина поливных норм рассчитывается исходя из условия поддержания оптимальной влажности в корнеобитаемом слое почвы.
При капельном орошении влажность почвы перед поливом (β0) целесообразно принимать близкой к оптимальной влажности (βопт), что позволяет проводить частые поливы малыми нормами. При поверхностном поливе влажность перед поливом обычно принимают равной минимально допустимой влажности (βмин).
Практическая эффективность
Полевые исследования, проведенные в рамках проекта ПРООН «Эффективное использование энергии и возобновляемые источники энергии для устойчивого управления водным хозяйством в Туркменистане», подтвердили высокую эффективность капельного орошения.




Культура


Урожайность (ц/га)


Оросительная норма (м3/га)


Сравнение с традиционным поливом (экономия воды на единицу урожая)




Хлопчатник


55 (в среднем)


~4200


В 2,5–3,0 раза меньше затрат воды на 1 ц




Арбузы (бахчевые)


~290


3200


В 1,7 раза меньше затрат воды на 1 ц




Свекла


—


—


Снижение затрат воды в 2 раза




Дыня


—


—


Снижение затрат воды в 1,5 раза




Кукуруза


—


—


Снижение затрат воды в 1,2 раза




Внесение удобрений (фертигация) и обслуживание
Удобрительный полив позволяет локально вносить удобрения в корнеобитаемую зону Для этого в оросительную систему устанавливается стационарный подкормщик. При внесении удобрений необходимо учитывать возможность взаимодействия их компонентов с ингредиентами оросительной воды; например, фосфаты могут выпадать в осадок в воде с повышенной жесткостью
Для предотвращения засорения капельниц рекомендуется профилактическое обслуживание, которое включает промывку системы каждые 2-3 недели, а также кислотную обработку. Инъекции 33% раствора соляной кислоты (НСl) или 85% раствора фосфорной кислоты снижают засорение малорастворимыми солями, такими как карбонат кальция. Водородный показатель раствора (рН) должен быть равен 2,0.
Экономическая эффективность
Оценка экономической целесообразности строительства систем капельного орошения должна выявлять эффект по сравнению с традиционным способом полива. Эффект достигается за счет повышения коэффициента полезного действия системы, сокращения затрат на эксплуатацию, экономии воды и, главное, повышения урожайности.
Для оценки эффективности при меняющихся ценах и инфляции используется мировая методика, предполагающая расчет чистой текущей стоимости (NPV) и внутренней нормы дохода (IRR).
Пример расчета для виноградника площадью 10 га показал, что срок окупаемости капитальных вложений (по чистой выгоде) составляет 6 лет. Капельный полив на 10 га виноградников позволяет сэкономить 15 тыс. м³ воды, что дает возможность дополнительно оросить 3,2 га виноградников, увеличив чистый доход на 32%.
--------------------------------------------------------------------------------
Проектирование систем капельного орошения для всего разнообразия природных и хозяйственных условий требует соблюдения строительных норм и правил, включая экономическое обоснование, спецификацию оборудования и сметную документацию.
Спроектировать систему капельного орошения — это как настроить высокоточный прибор: нужно не просто подать воду, а обеспечить каждую клетку растения ровно тем количеством влаги и питания, которое ей необходимо для максимальной отдачи, что ведет к огромной экономии ресурсов и росту производительности.