Поверхностные способы полива и особенностиих применения

Из существующих способов орошения самым древним и до настоящего времени имеющим значительное распространение в мире является поверхностное орошение. Сущность его состоит в том, что оросительная вода распределяется по поверхности поливаемого поля в виде сплошного слоя при поливе затоплением и по полосам, или в виде потока отдельных струй при поливе по бороздам.

Процесс поступления воды в почву и превращение ее в состояние почвенной влаги при поверхностном орошении происходит под действием гравитационных и капиллярных сил, а также гидростатического напора слоя движущейся или неподвижной воды.

При поливе по полосам и затоплением увлажнение почвы происходит передвижением воды сверху вниз под действием сил гравитации, а по бороздам влага передвигается как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях от борозд. В процессе поглощения и движения воды в почвогрунтах различают две фазы: впитывание и фильтрацию. Впитывание - первая фаза насыщения почвогрунта, когда вода последовательно заполняет свободные поры. После полного насыщения пор поглощение влаги почвой переходит в следующую фазу - фазу движения, которая характеризуется скоростью просачивания или скоростью фильтрации.

В начале полива скорость поглощения воды почвой наиболее высокая, а со временем по мере насыщения пор водой и нарастания пути фильтрации она уменьшается и приближается к постоянной для данной почвы величине — скорости фильтрации.

Одной из особенностей поверхностных способов полива является необходимость тщательной планировки поверхности орошаемых земель.

Планировка предусматривает выравнивание микрорельефа на орошаемых землях в соответствии с применяемыми способами полива.

Правильно проведенная планировка улучшает качество полива, повышает коэффициент использования воды, позволяет механизировать и автоматизировать процесс полива. На спланированных участках получают своевременные и дружные всходы, растения развиваются равномерно и одновременно созревают.

1.1. Полив по бороздам - наиболее совершенный из поверхностных самотечных способов. Его можно применять практически на всех почвах, рельефах и уклонах местности при небольших объемах планировочных работ. Однако наиболее подходящие для полива по бороздам почвы средней и пониженной водопроницаемости.

Применяется этот способ для полива широкорядных, пропашных культур, садов, виноградников, для проведения влагозарядковых поливов.

Борозды нарезают одновременно с посевом или пропашкой междурядий сельскохозяйственных культур культиваторами с лапами - бороздоделателями. Часто для нарезки используют культиваторы растениепитатели и культиваторы окучники.

Борозды можно нарезать под любым углом к горизонталям, но так, чтобы вода самотеком продвигалась по всей длине борозд.

Не рекомендуется применять этот способ на засоленных почвах, т.к. после каждого полива на гребнях борозд выступают растворенные соли, часто вредные для сельскохозяйственных растений. Также не рекомендуется полив по бороздам на участках с близким стоянием грунтовых вод.

1.2. Полив напуском по полосам - применяют для вегетационных поливов трав и зерновых культур узкорядного способа посева, для мелкосемянных культур, для влагозарядковых поливов.

Ширина полосы зависит от микрорельефа и поперечного уклона, который должен быть не более 0,002. Допустимые продольные уклоны составляют 0,0005...0,015, поливные полосы шириной 3,6 и 4,2 м, а на хорошо спланированных участках и более, но кратной ширине захвата сельскохозяйственных орудий: сеялок, жаток и др., образуются земляными валиками (палами) высотой 15...25 см и шириной в основании 50...70 см.

Полосы всегда устраивают в направлении наибольшего уклона. В этом случае быстрее движется вода, равномернее увлажняется почва, полосы можно делать длиннее и шире.

Полив затоплением

Полив затоплением применяют при выращивании культур (рис, кукуруза, люцерна, зерновые и др.) хорошо переносящих кратковременное затопление.

По данным А.Н. Костякова, допустимая продолжительность затопления сельскохозяйственных культур в период вегетации не должна превышать для овощных культур 0,25 сут, для зерновых колосовых - 0,5, пастбищных - 0,8, для сенокосов - 1,5 сут.

При длительном затоплении почвы слоем воды структура ее разрушается, уменьшается скважность и аэрация, окислительные процессы прекращаются. Питательные вещества вместе с фильтрующимися водами вымываются вглубь и переходят в неусвояемую форму, уровень грунтовых вод поднимается, что в итоге приводит к вторичному засолению почв. Чем больше слой воды и длительнее затопление, тем больше проявляются отрицательные последствия полива затоплением. Культурные растения, кроме риса, вначале страдают, а затем вымокают и гибнут от недостатка воздуха.

Положительной стороной полива затоплением является высокая производительность и простота устройства. Существенным преимуществом является также возможность круглосуточного полива, полная механизация и автоматизация работ.

Полив затоплением применяют преимущественно для орошения риса, промывки засоленных почв и также при лиманном орошении.

Участки под затопление должны иметь малые уклоны (не более 0,001), невысокую водопроницаемость почвы и хорошую дренированность.

Лиманное орошение

Одной из разновидностей поверхностного способа полива является лиманное орошение.

Лиманное орошение - это одноразовое влагозарядочное орошение путем задержания весеннего стока и промачивания почвы на значительную глубину (до 2 м и более). Для этого на пути стока талых вод устраивают земляные валы, которые задерживают воду и образуют лиманы.

Лиманом называют мелководный водоем значительной площади. Лиманы бывают естественные и искусственные построенные с помощью земляных валов.

Основная зона применения лиманного орошения - пространства сухих степей Юго-Востока, Заволжье, Казахстан и др. Несмотря на относительную дешевизну по сравнению с регулярным орошением, оно обеспечивает существенную прибавку урожая. Основной способ сельскохозяйственного использования лиманов — естественные сенокосы и пастбища, т.е. производство кормов.

По глубине наполнения лиманы подразделяются на мелководные (при уклоне менее 0,001 средняя глубина до 0,25 м) и глубоководные (более 0,4 м).

В зависимости от типа водного питания различают лиманы непосредственного наполнения за счет талых вод на склоне; лиманы наполняющиеся из водохранилищ и пойменные лиманы.

Полив дождеванием

При дождевании вода по трубам или каналам (временным или постоянным) подается на поле и выбрасывается дождевальными аппаратами в воздух, распыляясь на мелкие капли, падает на землю, увлажняя почву, растения и приземный слой воздуха, т.е. дождевание воспроизводит (имитирует) естественный дождь.

Дождевание более совершенный способ полива и имеет ряд преимуществ перед поверхностным орошением:

- полная механизация работ и лучшие условия труда поливальщиков;

- возможность точного регулирования поливных норм в широком диапазоне, что позволяет поддерживать режим влажности почвы близкий к оптимальному и регулировать глубину промачивания. Способ незаменим на участках с близким стоянием грунтовых вод;

- не требует тщательной планировки полей и дает возможность полива участков со сравнительно большими уклонами, со сложным микрорельефом;

- поле свободно от поливной сети борозд, полос, земляных валиков и др., что очень важно для высокопроизводительной работы техники на обработке почвы, по уходу за посевами, при уборке урожаев;

- улучшается микроклимат поля, т. е. снижается температура воздуха и растений, повышается влажность воздуха, что благоприятно сказывается на протекании фотосинтеза растений;

- дождевание позволяет вместе с поливной водой вносить в почву растворенные в воде минеральные удобрения, что повышает их эффективность;

- снижается процент отчуждения посевной площади под каналы, дороги и др.;

- дождевание эффективно при поливе любых культур (высокорослых, зерновых, овощных и др.);

- экономное расходование поливной воды.

Вместе с перечисленными преимуществами у дождевания есть и присущие ему недостатки:

- большая энергоемкость процесса дождевания на создание давления для превращения воды в дождь;

- эксплуатационные затраты на содержание дождевальной техники, оросительной сети трубопроводов, каналов и гидротехнических сооружений;

- несовершенство конструкций дождевальных машин, большая их металлоемкость;

- неравномерность полива в ветреную погоду;

- потери воды на фильтрацию из открытых земляных каналов;

- недостаточная глубина промачивания тяжелых слабоводопро­ницаемых почв;

- недостаточно высокая производительность труда на поливе, особенно повышенными поливными нормами.

Качествоискусственного дождя, как и естественного, определяется двумя показателями: крупностью капли и интенсивностью дождя.

Естественный дождь выпадает при конденсации паров воды в капли диаметром 0,1 мм и более. Самые крупные капли при падении обладают большой живой силой, которая разрушает почвенные агрегаты, способствует заилению пор на поверхности почвы, снижению скорости впитывания и появлению стока (ирригационной эрозии). Крупные капли могут повреждать нежные органы растений (цветки, молодые листья), способствуют полеганию растений.

Важной характеристикой дождей является их интенсивность. Интенсивность дождя (Р) выражается его слоем, выпадающим на площадь в единицу времени (мм/мин).

По интенсивности дожди делятся на ливневые с интенсивностью более 0,5 мм/мин и обложные (моросящие) с интенсивностью менее 0,5 мм/мин. Ливневые обладают низкой эффективностью так как большая часть воды стекает, вызывает эрозию, на поверхности образуется корка, растения повреждаются, полегают.

Самыми благоприятными дождями считаются такие, интенсивность которых не превышает скорости впитывания почвы, т.е. допустимая интенсивность дождя:

■ на тяжелых почвах - 0,1...0,2 мм/мин;

■ на почвах средней водопроницаемости - 0,2...0,3 мм/мин;

■ на легких почвах - 0,5...0,8 мм/мин.

Оптимальный диаметр капель до 1 мм, и не больше 1...2 мм, массой - 0,5 мг.