Капельное орошение — метод полива, при котором вода подаётся непосредственно в прикорневую зону выращиваемых растений регулируемыми малыми порциями с помощью дозаторов-капельниц. Позволяет получить значительную экономию воды и других ресурсов (удобрений, трудовых затрат, энергии и трубопроводов). Капельное орошение также даёт другие преимущества (более ранний урожай, предотвращение эрозии почвы, уменьшение вероятности распространения болезней и сорняков).
Система капельного орошения: технологии, использование
Как известно, при капельном орошении вода подается плотно разветвленной системой трубопроводов через специальные микро водовыпуски (капельницы) малыми нормами непосредственно в корневую зону растений в соответствии с биологическими и возрастными особенностями культуры, благодаря чему поддерживается оптимальная влажность почвы в течение всей ее вегетации. Кроме того, применение капельного орошения позволяет локально вносить растворимые удобрения вместе с поливной водой в нужные сроки и в необходимом количестве.
Капельное орошение характеризуется следующими основными преимуществами:
• коэффициент потери влаги через испарение и инфильтрацию — не более 5%, экономия воды по сравнению с дождеванием — в 2,5-3,0 раза;
• элементы питания подаются в виде растворов удобрений непосредственно в корневую зону растений и хорошо усваиваются ими;
• коэффициент использования удобрений при внесении с поливной водой значительно выше, чем при основном внесении;
• создаются условия оптимизации режима влажности почвы;
• листья растений при поливе остается сухим, что не создает предпосылок для развития заболеваний листовой массы;
• сохраняется структура почвы, не образуется почвенная корка;
• способствует получению высокой урожайности при быстрой окупаемости затрат, к тому же в 1,5-2,0 раза снижаются трудовые затраты;
• уменьшается экологическая нагрузка;
• возможность применения в условиях, где другие способы полива невозможны.
Положительные результаты, полученные при использовании капельного орошения, способствовали его быстрому распространению в агро производстве во многих странах мира. И в случае удельный вес в мире этой технологии полива имеет тенденцию к росту, хотя еще намного уступает орошению посевов способом дождевания.
Современное состояние развития капельного орошения
Современное состояние развития капельного орошения в нашей стране характеризуется наличием устойчивой тенденции к постоянному расширению площадей полива при одновременном расширении перечня сельскохозяйственных культур, в посевах которых используют капельное орошение.
Самым главным фактором расширения объемов и сферы применения капельного орошения является то, что, благодаря своим преимуществам и технологическим возможностям, оно превратилось в определяющий элемент выращивания большого количества агрокультур. Ведь благодаря этому удается получать высокие урожаи, которые при соблюдении технологий выращивания часто приближаются к уровню возможных.
Системы капельного орошения используют при выращивании различных культур в открытом и закрытом грунте. Самое эффективное капельное орошение зарекомендовало себя при выращивании овощей, садов и виноградников, тепличных комплексов.
На долю овощных и бахчевых культур приходится около 55% площадей, многолетних культур — около 35% (из них плодовые — 23%, виноградники — 11%).
В начале 2010-х годов сельхозпроизводители южного региона Украины начали внедрять технологии капельного орошения пропашных культур, в частности таких как кукуруза, соя и подсолнечник которые на современном этапе уже активно внедряется и в центральных и других регионов государства.
Технология капельного орошения
Технология капельного орошения включает несколько узких технологических направлений: подготовки воды для капельного орошения, внесения удобрений совместно с поливной водой (фертигация), собственно технологию полива, а также технологию обслуживания системы капельного орошения.
В практике применения капельного орошения используют различные источники воды. Прежде всего — воды рек, различных водоемов, каналов, скважин и других водных источников.
Пригодность воды для капельного орошения оценивается по степени ее влияния на почвы, растения, элементы оросительной сети. Качество поверхностных и подземных вод, поступающих в поливную сеть, должна соответствовать общим требованиям к оросительной воде.
При этом учитываются почвенно — климатические условия зоны орошения, физиологические особенности развития сельскохозяйственных культур, требования к воде технических средств конкретной системы капельного орошения. Использование поверхностных или подземных водных источников, которые должны лимитироваться, главным образом, показателями общей минерализации, с учетом содержимого взвешенных минеральных и органических веществ.
В зависимости от наличия в поливной воде определенных примесей и величины площади, орошаемую систему капельного орошения оборудуют определенным фильтрационным оборудованием — фильтростанциями.
Фильтрационные станции
Фильтрационная станция является ключевым составляющим элементом системы капельного орошения, от которой зависит эффективность, надежность и долговечность ее работы. Ее основная функция — очистка воды от разного рода примесей перед подачей ее в капельную линию. В зависимости от их наличия и величины орошаемой площади, фильтрационная станция может иметь гравийные, сетчатые, дисковые или гидро — циклонные фильтры.
При выборе фильтростанции учитывают тип источника воды (открытый водоем, скважина), степень загрязнения воды и вид загрязнителя, пропускную способность, а также производительность насосной станции. Вместе с тем следует также учитывать, есть ли необходимость проведения анализов воды на химический состав, наличие в ней биологических и механических загрязнителей, чтобы определить пригодность воды для орошения и подобрать соответствующую фильтростанцию.
При использовании поливной воды из открытых источников, которая имеет большое количество биологических загрязнителей, в состав фильтростанции входит гравийно-песчаный фильтр. Также в составе гравийной фильтростанции в качестве контрольного фильтра используют сетчатый или дисковый его тип. При использовании воды из скважины, как правило, достаточно дисковых или сетчатых фильтров. А при наличии в воде большого количества взвешенных песчаных частиц в составе фильтростанции целесообразно использовать гидроциклоны.
После выбора оптимального типа фильтростанции на основе данных анализа источника воды подбирают более пригодный для конкретных условий вид фильтров с учетом потребности в их количестве.
В зависимости от количества воды, которую нужно подать на орошаемый участок, в состав головы системы капельного орошения может быть включено несколько гравийных фильтров. Их количество определяется площадью орошения и пропускной способностью фильтра в режиме фильтрации. В таком случае все фильтры объединены в составе фильтровальной станции с помощью трубопроводов для их совместной работы.
Промывка фильтров выполняется поочередно, без остановки технологического процесса полива, причем промывать их можно как в ручном режиме, так и в автоматическом. Для этого фильтростанции оборудованы гидроклапанами и контроллером для возможности программирования процесса промывки.
Во время эксплуатации гравийных фильтров в составе систем капельного орошения важно не допустить их перегрузки лишним объемом воды, который превышает номинальную производительность фильтра (пропускная способность). Такая перегрузка может привести к снижению степени очистки воды и тем самым повысить риск блокировки капельных линий системы из-за превышения предельной скорости воды, проходящей через фильтр.
В последнее время наибольшее распространение в системах капельного орошения получили автоматические самоочищающиеся сетчатые фильтры сканерного типа с гидроприводом производства таких известных израильских компаний, как Amiad и Yamit. Заметьте, что такой фильтр способен заменить несколько гравийных фильтров в составе фильтростанций и его можно применять во время забора воды из открытых водоемов. Их пропускная способность составляет до 400 м3/ч, степень фильтрации — до 80 мкм, площадь фильтрации — до 6800 см2. Фильтрующими элементами этого фильтра является сетчатые фильтры грубой и тонкой очистки. Промывка фильтра выполняется в автоматическом режиме с помощью вакуумных форсунок, через которые грязь скапливается на внутренних стенках сетчатого фильтра, всасывается в полый вал и дальше, вместе с промывной водой, удаляется через промывочный трубопровод. Во время промывочного процесса вал совершает вращательное (с помощью турбины) и возвратно-поступательное (с помощью поршня) движения. Сочетание вращения форсунок с их обратно поступательным движением обеспечивает очистку форсунками всей внутренней поверхности сетки фильтра тонкой очистки. Ротор и поршень приводятся в действие от давления поливной воды. Программирование технологического процесса промывки выполняется с помощью контроллера.
Израильская компания Netafim представила автоматический сетчатый фильтр под торговой маркой «SCREENGUARD». Фильтр обеспечивает надежную защиту систем орошения благодаря большой площади фильтрации (до 7900 см2). Изюминкой является то, что он оснащен контроллером промывки фильтра с наличием Вluetooth. Настройка контроллера — с помощью мобильного приложения Netafim SG App.
Автоматизация процесса
Компания Netafim (Израиль), что является одним из мировых лидеров в сфере передовых технологий по применению капельного орошения, предлагает многоканальные системы дозирования полива точности как для условий открытых почв, так и для закрытых грунтов тепличных комплексов и гидропоники.
Кстати, эти системы (или, как их еще называют, — станции внесения удобрений) уже активно используют и украинские агропроизводители в автоматизированных системах капельного орошения. Основные их особенности — возможность контроля количества поливной воды и удобрений при максимальной оптимизации использования этих ресурсов для каждой конкретной культуры и типа почвы или субстрата; обеспечение точного и однородного дозирования; возможность контроля и регулирования показателей ЕС/рН.
Эти системы имеют до пяти каналов дозирования удобрений и кислоты, каждый из которых в отдельности оборудован инжектором «Вентури» и электромагнитным клапаном. Каналы дозирования оборудованы ротаметрами — приборами визуального регулирования дозы внесения раствора удобрений. В качестве опции производитель предлагает систему измерения и контроля концентрации раствора и его кислотности — ЕС/рН. Внесение растворов удобрений в поток поливной воды выполняется с помощью насоса. шестеренчатый насос г 11 11
Автоматические системы дозирования оборудованы контроллерами, которые позволяют полностью автоматизировать процесс совместного внесения растворимых удобрений и других химикатов вместе с поливной водой. С их помощью можно устанавливать различные функциональные программы, в частности: 15 ирригационных программ, до 10 программ дозирования, контроль от 10 до 60 кранов управления поливом (в зависимости от типа станции — Fertikit, Netajet), автоматическая промывка фильтров, измерения температуры и влажности, обработка данных метеостанции (которой возможно комплектование систем дозирования) — и выполнение других функций в зависимости от типа системы дозирования и марки контроллера.
В процессе работы по данным метеостанции на дисплей контроллера выводятся значения температуры и влажности воздуха, скорости и направления ветра, уровня солнечной радиации, количества осадков.
