Влияние орошения на почвенные процессы и микроклимат

Переход от неполивного к орошаемому земледелию оказывает глубокое воздействие на почвообразовательный процесс, вызывая существенные изменения физического состояния почвы, солевого режима, тепловых свойств и воздушного режима, химических и микробиологических процессов, темпа накопления и разложения органического вещества почвы.

Систематическое воздействие оросительной воды на почву (высокого качества, незасоленная) изменяет физическое состояние ее, способствует повышению почвенного плодородия. Под ее влиянием существенно изменяются агрономические свойства почвы, водно-воздушной, тепловой и питательный режимы, микробиологическая активность почвы, микроклимат над орошаемой территорией. Чем ближе к оптимуму запасы почвенной воды, тем выше ее эффективное плодородие.

Орошение оказывает положительное влияние на физическое состояние почвы, уменьшает ее удельное сопротивление при вспашке и придает ей физическую, или пахотную, спелость. При обработке такая почва лучше рыхлится и крошится, меньше оказывает механическое сопротивление тяговым усилиям.

Оросительная вода несет некоторое количество взмученных илистых частиц, оседающих на полях в виде плодородных наносов. В течение многих лет слой ирригационного наноса может достигнуть значительной величины. Таким образом, создается новая культурно-поливная почва.

При орошении изменяется водный режим почвы. Так в почве происходят периодические (суточные, сезонные, годовые) изменения (колебания) водного режима почвы, которые тормозят нормальный рост растений. За счет регулярных поливов в почве на протяжении всего вегетационного периода водный режим удерживается на высоком уровне.

Важен воздушный режим почвы, т. к. воздух занимает в почве почти все свободные поры, количество которого в разных почвах неодинаково и зависит от механического состава, скважности, структурности и влажности почвы. Чем больше влажность почвы, тем меньше в ней содержание воздуха. После полива все почвенные поры заполняются водой. Под влиянием газообмена между почвенными и атмосферным воздухом концентрация кислорода в почвенном воздухе увеличивается, а углекислого газа уменьшается. Обязательное условие регулирование воздушного режима – правильное нормирование поливов. Активно улучшает аэрацию почвы – глубокое рыхление, шевеление, окучивание.

Орошение сильно изменяет и условия питания растений, нитраты передвигаясь в зону деятельности активной корневой системы, улучшают питание растений. Орошение изменяет и условия поступления в растения микроэлементов, кроме того сама вода содержит значительное количество питательных веществ.

Вода является хорошим растворителем, а это способствует мобилизации элементов питания и улучшает питательный режим растений. Орошение увеличивает теплоемкость и теплопроводимость почвы. Глубокое промачивание почвы подзимними поливами снижает угрозу вымерзания корней. Влажная почва способствует притоку тепла из нижних непромерзаемых горизонтов.

Орошение оказывает значительное влияние и на химические свойства почвы. Регулярное поступление оросительной воды снижает концентрацию почвенного раствора, способствуя тем самым растворению минеральных веществ. Оросительная вода, содержащая СО2 действует, прежде всего, как растворитель и как среда, в которой легко протекают химические процессы. Она вымывает за пределы корнеобитаемого слоя вредные соли (NaCl, Na2C03 и др.).

Орошение создает более благоприятные условия для почвенных микроорганизмов. При орошении в условиях оптимальной влажности почвы активизируются микробиологические процессы, в частности процессы нитрификации. Особенно большое влияние поливы оказывают на деятельность клубеньковых бактерий, которые в засушливых районах почти не образуются на корнях бобовых растений.

С микробиологической деятельностью тесно связаны превращения органического вещества в почве. С одной, стороны, усиленная деятельность аэробных микроорганизмов в условиях умеренного орошения ускоряет разрушение органического вещества, в том числе гумуса. Это влечет за собой также и разрушение почвенной структуры. С другой стороны, в почве усиливается накопление органического вещества в связи с резким повышением урожая сельскохозяйственных культур и увеличением массы их корней, которые превращаются в перегнойные вещества, участвующие в создании прочной почвенной структуры. При благоприятных условиях второй процесс опережает первый.

Орошение самое активное средство воздействия на микроклимат, характеризующий приземные слои воздуха и верхние слои почвы, в которых развиваются сельскохозяйственные культуры: температуру почвы и приземистого слоя воздуха, относительную влажность воздуха, силу ветра и радиационный баланс.

После поливов почва охлаждается, так как оросительная вода в летнее время имеет более низкую температуру, а также еще и потому, что при повышенном увлажнении тепло затрачивается на усиливающееся испарение.

Изменения температуры почвы под влиянием полива тесно связано с изменениями ее теплоемкости и теплопроводимости, а также с испарением почвенной влаги. Увлажненная почва, имеющая более высокую теплоемкость, чем сухая, медленно нагревается днем и медленно охлаждается ночью. Это обеспечивает более плавный суточный ход температуры и позволяет применять орошение для борьбы с заморозками. В некоторых случаях, например для раннего полива риса, оросительную воду обогревают естественным путем в открытых водоемах.

Разность температур неорошаемой и орошаемой почвы особенно резко увеличивается на солнце, в верхних слоях ее, в дневные часы. В связи с понижением температуры почвы понижается и температура приземных слоев воздуха примерно на высоту 1,5 м от поверхности почвы, а иногда и более. В пределах этого слоя воздуха в большинстве случаев и развивается растение. А вследствие повышения влажности почвы при орошении и усилении испарения с ее поверхности повышается и влажность приземных слоев воздуха, что ослабляет воздушную засуху, снижает транспирацию, предотвращает потерю растениями тургора. Степень повышения влажности воздуха зависит от частоты поливов и их способа. В наибольшей степени влажность воздуха повышается при дождевании.

Микроклимат орошаемого поля отличается более умеренной температурой и повышенной влажностью приземного слоя почвы. Таким образом, орошение положительно воздействует на водоснабжение растений и на окружающую их среду обитания.

Действие законов земледелия в мелиоративном земледелии

Закон минимума. Повышение урожайности всегда ограничивается фактором, оказавшимся в минимуме. В засушливых районах это прежде всего недостаточная обеспеченность влагой. Существенный рост урожайности здесь может быть достигнут только при устранении этого ограничения. Если же при острой нехватке влаги попытаться поднять урожайность, например, внесением минеральных удобрений, то эффект будет небольшим, т. к. растения испытывая недостаток влаги не смогут эффективно использовать другие факторы жизни – питательные вещества, воздух, свет, тепло. Поэтому орошение в засушливых условиях - объективная необходимость, главный фактор интенсификации земледелия.

Закон незаменимости факторов жизни растений – ни один из факторов не может быть полностью заменен другими. Согласно этому закону для роста и развития растений должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений. Например, недостаток фосфора нельзя заменить избытком азота, а ограниченное поступление света восполнить лучшим обеспечением растений водой и т.д.

Под влиянием орошения повышается урожайность и одновременно увеличивается вынос питательных веществ из почвы с урожаем. Чем беднее почвы, тем раньше наступает момент, когда растениям не достает элементов питания, и ни орошение и ни другие приемы не смогут в силу закона незаменимости факторов снять ограничения в питании растений и в дальнейшем росте их продуктивности. Поможет только внесение удобрений. При полном удовлетворении потребности во влаге и в питательных веществах в первом минимуме могут оказаться тепло, аэрация почвы или какой-либо другой фактор. Таким образом, по мере восполнения недостатка в одном факторе обнажаются новые сдерживающие урожайность факторы, и так происходит до тех пор, пока не исчерпываются биологические возможности растения.

Закон оптимума. При постоянно возрастающих дозах факторов роста растений урожайность повышается до тех пор, пока не пройдено состояние оптимума. В орошаемом земледелии этот закон находит выражение в нижних и верхних уровнях влажности почвы, устанавливаемых при поливах. Оптимальная обеспеченность культур влагой создается при влажности почвы от 60–70 до 90–100% НВ. Уменьшение содержания влаги меньше этого уровня и переувлажнение нарушают нормальные условия жизни растений, ведут к падению урожайности. Разным фазам вегетации растений соответствуют и разный уровень оптимума влажности. Закон оптимума определяет нормы и сроки поливов, дозы удобрений, нормы высева и другие агроприемы.

Закон взаимодействия факторов. Законы минимума и оптимума относительны: отрицательное влияние факторов в минимуме можно частично уменьшить, воздействуя на другие факторы. Чем больше факторов находится в оптимуме, тем меньше отрицательное влияние фактора, находящегося в минимуме. Это показывает совокупное действие факторов, их связь и взаимозависимость. Так, потребность в воде можно немного снизить внесением фосфорно-калийных удобрений. Но если в первом минимуме находится влага, то орошение позволит резко увеличить полноту использования растениями питательных веществ, углекислого газа, кислорода воздуха, тепла, света. Совместное применение орошения и удобрений обеспечивает прибавку урожая превышающую сумму прибавок от их раздельного действия.

На эффективность урожая сильно влияет и общий уровень агротехники. Прибавка урожайности в значительной мере определяется соотношением комплекса агроприемов. При комплексном применении они взаимно усиливают действие друг друга.

Закон возврата. Особенность действия этого закона при орошении – возрастающее несоответствие между естественными запасами питательных элементов в почве и потребностью в них растений для создания высокого урожая. Т.е., чтобы плодородие почвы не снижалось, факторы, выносимые с урожаем (вода и питательные вещества) должны постоянно восполняться.

Итак, соотношение факторов – урожайность меняется в зависимости от того, в минимуме или оптимуме находится данный фактор и в каком соотношении он с другими факторами внешней среды. Соблюдение и выполнение законов земледелия позволяет направленно влиять на процессы формирования урожая и плодородие почвы.

Применение средств защиты растений на осушенных землях

Защита растений на осушенных землях от сорняков, вредителей и болезней – это комплекс агротехнических, механических, биологических и химических мероприятий, которые должны проводиться систематически.

Борьба с сорными растениями – одна из составляющих любой системы земледелия, в том числе на осушенных землях. Здесь сорняки особенно сильно разрастаются на откосах осушительных каналов; сильному разрастанию сорняков на осушенных землях способствует так же и то, что возделывание с/х культур на этих землях предполагает обязательное внесение высоких доз органических и минеральных удобрений. На осушенных землях обилие азота и благоприятный водный режим способствуют быстрому и их росту и развитию. В то же время осушенные торфяно-болотные почвы имеют более низкие температуры в период вегетации, в результате чего культурные растения развиваются медленно.

К основным биологическим особенностям сорняков относятся: высокая семенная продуктивность, растянутый период всхожести семян, большая способность размножаться вегетативно. Сорняки очень неприхотливы и отличаются высокой приспособленностью к условиям внешней среды. Семена многих сорняков созревают вместе с возделываемым растением и вместе с урожаем уносятся с поля, т. к. их невозможно отделить. Вред от сорняков многообразен: развиваясь быстрее и раньше культурных растений они имеют более развитую корневую систему и поглощают больше питательных веществ, затеняют их и вызывают полегание, затрудняют уборку и приводят к потере урожая. Кроме того, сорняки резервуары вредителей, грибных, бактериальных, вирусных заболеваний. А также на засоренных участках живут многие грызуны.

Агротехнические средства защиты включают предупредительные и истребительные меры. Предупредительные – это исключение заноса семян сорняков с семенным материалом, уничтожение сорняков до их обсеменения, строгое соблюдение требований по карантину, т.е. уничтожение сорняков на обочинах каналов, предупреждение заноса сорняков с поливной водой и др.

Исключительно важной агротехнической основой борьбы с сорняками является севооборот: создаются благоприятные условия для развития растений, они сами подавляют сорняки, в то время как нарушение севооборота приводит к их бурному размножению. Кроме того, севооборот повышает эффективность всего комплекса мер борьбы с сорняками, делая эффективной интегрированную систему. В качестве предупредительной защиты в борьбе с сорняками следует использовать и повышенную конкурентоспособность культурных растений. Так, сорняк дурнишник слабо подавляется кукурузой или подсолнечником, но сильно угнетается посевами зерновых культур сплошного сева.

Истребительные меры делятся на механические, биологические и химические. При механических средствах защиты растений, сорняки уничтожаются почвообрабатывающими механизмами. Биологический метод заключается в подавлении и уничтожении сорняков с помощью специализированных насекомых, грибов и бактерий. Так, для борьбы с повиликой на сахарной свекле используют гриб альтернарию, а с помощью гриба ржавченника борются с бодяком полевым. Однако этот метод не имеет широкого применения. Химический метод борьбы с сорняками заключается в уничтожении их гербицидами, которые могут проникать в растения через листья, корни, проростки. С их помощью можно эффективно вести борьбу с сорняками, а также повысить урожайность с/х культур и качество продукции.

Особое внимание при этом следует обращать на мелиоративные каналы, не допуская их засорения и заиливания. Для борьбы с сорняками на осушительных каналах применяют механическую очистку, для чего используют землечерпалки, канатно-скребковые и мелиоративные экскаваторы, специальные каналоочистительные машины и др. Вдоль каналов, на близлежащей территории сорняки сжигают или скашивают сорняки перед цветением, а на откосах проводят залужение многолетними травами при этом сорняки угнетаются. Угнетающее действие на сорняки оказывают и многолетние насаждения – посадка деревьев, в тени которых они развиваются слабо.

Подавление корнеотпрысковых сорняков обеспечивает глубокая вспашка; истощение их усиливают в предпосевной период культивациями и загущенными узкорядовыми посевами колосовых или междурядными обработками. Однако, наибольший эффект агротехнические меры даю в сочетании с химической защитой культурных растений. Гербицидами можно уничтожить или значительно подавить сорняки. К тому же химический способ борьбы с сорняками на осушительных каналах менее трудоемок, однако при этом следует учитывать условия сброса дренажных вод, и необходимо помнить, что применение гербицидов отрицательно влияет на окружающую среду, поэтому все препараты следует применять строго в рекомендуемых дозах. Один из способов борьбы с сорняками здесь – разведение растительноядных рыб.

Одной из важных условий на осушенных землях является защиты растений от вредителей и болезней. Основу составляют следующие методы:

– агротехнические приемы защиты растений от вредителей и болезней, создающие благоприятные условия для растений и повышающие их устойчивость. К ним относятся соблюдение севооборотов, правильный подбор предшественников, возделывание устойчивых к вредителям и болезням сортов, оптимальные сроки посева, посадки, ухода за растениями и уборки урожая, а также послеуборочная обработка почвы, внесение удобрений;

– селекционный метод основан на максимальном использовании сопротивляемости самих растений, их иммунитета (возделывание районированных, устойчивых к болезням и вредителям сортов);

– биологический метод защиты растений от вредителей и болезней основан на использовании живых организмов и микроорганизмов, нематод, а также птиц;

– химический метод защиты растений основан на использовании химических средств защиты растений от вредителей и болезней – пестицидов. Обычно их применяют когда другие методы оказываются бессильны или в период массового размножения вредителей и болезней.

Кроме того, есть и такие направления, как синтез нестойких, быстро разрушающихся пестицидов, а также «специализированных» соединений, оказывающих действие только на вредных насекомых. Наконец применяют и физико-химический способ защиты – сбор вредителей вручную или с помощью ловушек и пр.

Особенности возделывания люцерны при орошении

Люцерна – обязательная культура в орошаемом земледелии. Ценится она за способность к быстрому отрастанию, высокую урожайность и ценные кормовые качества. Выращивание люцерны на орошаемых землях имеет также мелиоративное значение. Развивая мощную корневую систему, она использует много влаги, вследствие чего понижается уровень грунтовых вод, прекращается вынос растворимых солей в пахотный слой.

Лучшими предшественниками для люцерны считаются культуры, способствующие очищению поля от сорняков: озимые и пропашные культуры (кукуруза, сахарная свекла, картофель). Поле, которое планируется под люцерну, тщательно выравнивают. Планировку проводят осенью, лучше до вспашки, а чтобы почва за зиму не уплотнилась, после планировки обрабатывают ее чизель-культиватором на глубину 15–20 см. Глубина зяблевой вспашки должна быть не менее 30 см. Глубокая вспашка способствует впитыванию поливной воды и создает благоприятные условия для развития корневой системы. На тяжелых по механическому составу и засоленных почвах для улучшения их водно-физических свойств по вспашке "вносят гипс из расчета 3–8 т на гектар.

Важным фактором увеличения урожая люцерны является достаточное количество удобрений. Оптимальная доза фосфорных удобрений 100–120 кг/га питательного вещества. Азотные, а при недостатке в почве калия и калийные удобрения вносят по 30–60 кг/га питательного вещества. Причем всю дозу фосфорных и калийных удобрений лучше вносить под вспашку.

Люцерну часто возделываются при орошении. Размещается она обычно в кормовых севооборотах или на выводных полях. На орошаемых участках могут возделываться одновидовые посевы или же различные травосмеси со злаковыми травами. Норма высева люцерны обычно составляет 15 кг/га, в двух- и трёхкомпонентных травосмесях снижается до 6–8 кг/га, в четырёхкомпонентной – до 4–5 кг/га. При подборе видов трав и составлении травосмесей для пойменных земель следует учитывать также продолжительность их затопления. При урожайности 500 ц/га зеленой массы люцернозлаковая травосмесь выносит с 1 га около 380 кг азота, 800 кг фосфора и 390 кг калия. Поэтому в подкормку приходится вносить ежегодно. Азотные удобрения лучше применять вместе с поливной водой. Фосфорно-калийные туки обычно вносятся в один прием осенью, а на пойменных землях – после схода паводка.

В условиях орошения люцерну высевают в основном ранней весной. Оптимальная норма высева семян 18–20 кг/га. На чистых от сорняков полях люцерну выращивают беспокровным способом. При этом уже в год посева получают по 80–100 ц сена с гектара. Однако наиболее распространенный способ посева этой культуры на орошаемых землях – подпокровный. Для лучшей освещенности люцерны норма высева покровных культур сплошного посева должна быть уменьшена на 30% в сравнении с общепринятой. Кукурузу высевают с междурядьем 30 см обычной зерновой сеялкой, норма высева 45–50 кг/га. Необходимость подпокровного выращивания люцерны вызвана медленным ее ростом в первый период жизни, что приводит к зарастанию посевов сорняками. В первый год жизни травы при беспокровном посеве сорняки составляют 43–50% общей ее массы. При подпокровном посеве засоренность резко уменьшается. Наибольший дополнительный урожай дает посев люцерны под покров кукурузы на зеленый корм. При этом в год посева можно получить 320–440 ц/га зеленой массы кукурузы и 150 ц/га зеленой массы люцерны.

Эффективны летние посевы люцерны с последующим подсевом озимых культур, особенно озимой ржи.

Основным фактором, обусловливающим получение высокого урожая люцерны, является достаточная обеспеченность влагой на протяжении всего вегетационного периода. Наибольшая продуктивность люцерны достигается при поддержании влажности почвы на уровне 75–80% ППВ.

Кроме того, режим орошения зависит от осеннее-зимне-весеннего запаса влаги в почве и от количества выпадающих осадков в период вегетации. При выращивании на сено (3–5 укосов) люцерна расходует огромное количество воды – до 10000 м 3 /га. В суммарном водопотреблении доля оросительной воды измеряется примерно от ½ до 3/5. Чем меньше весенние почвенные запасы влаги и выпадающие за вегетационный период осадки, тем больше оросительная норма.

Режим орошения включает влагозарядковые и вегетационные поливы. Влагозарядку дают под люцерну как первого, так и последующих лет жизни. Наиболее высокую продуктивность и лучшее качество урожая люцерны обеспечивают регулярные вегетационные поливы на фоне влагозарядки, позволяющие поддерживать влажность слоя 0–80 см не ниже 70–80% НВ, в зависимости от типа почв в течении всей вегетации.

Первый полив в засушливую весну проводится в начале мая, а затем после каждого укоса. В очень засушливые годы приходится поливать и между укосами.

При неглубоком (менее 2 м) залегании почвенно-грунтовых вод число поливов под каждый укос люцерны первого года жизни сокращается на 1–2, поливную норму снижают до 600–700 м/га, а люцерне прошлых лет при достижении ее корневой системой капиллярной каймы дают 1 полив на укос той же нормой.

В средний по увлажнению год необходимо делать 3–4 полива с поливной нормой 500 м 3 /га, а в острозасушливые годы их количество увеличивается. На легких почвах поливная норма уменьшается до 300 м 3 /га, а число поливов увеличивается. После каждого скашивания полив должен проводиться не позже, чем через 3–5 суток.

Распределение поливов между укосами зависти от фаз роста, среднесуточного расхода воды, изменения температуры воздуха и типа почвы.

Люцерну летнего посева поливают 3–4 раза нормой 350–450 м 3 /га, начиная через 10–15 дней после появления полных всходов.

Если люцерна высевается под покров, то первый полив нормой 500–600 м 3 /га следует сделать сразу же после уборки покровной культуры. При беспокровном весеннем посеве первый раз люцерна поливается через 40–50 дней после появления всходов нормой 300–400 м 3 /га, а в дальнейшем – после каждого укоса по 500 м 3 /га.

Таким образом, применение орошения и удобрений эффективно только в том случае, если травостой имеет густоту не менее 300–400 растений на 1 м 2 .

Приемы окультуривания торфяных почв

Торфяные почвы характеризируются большим количеством органического вещества – торфа, находящегося в неусвояемой форме, который содержит азот в недоступной для растений форме, а также кислотностью, малым содержанием фосфора, калия, меди и бора. Задача заключается в том, чтобы улучшить физические свойства почвы, превратив мертвый запас питательных веществ торфа в доступную для плодовых деревьев форму. Окультуривание этих почв достигается рядом мероприятий: осушение, известкование и пескование торфа, внесение удобрений.

Осушение является основным приемом освоения торфяных почв. Улучшение водного режима на торфяных почвах заключается в снижении уровня грунтовых вод и удалении избытка воды из корнеобитаемого слоя почвы. Наиболее простой способ осушения – сооружение открытой осушительной сетки. Успешное выращивание яблони, груши возможно при уровне грунтовых вод 200–250 см от поверхности почвы. Если уровень грунтовых вод не удалось снизить до нужных пределов, можно выращивать плодовые культуры на карликовых и полукарликовых подвоях, корневая система которых более поверхностная.

Внесением органических и минеральных удобрений в торфяной почве создается запас питательных веществ. Удобрения вносят под перекопку на глубину до 20–25 см из расчета на 1 м 2: 1–2 кг органических (навоз, компост и др.), 70–90 г. двойного или 150–200 г. простого суперфосфата или 200–250 г. фосфоритной муки, 40–50 г. хлористого калия или сульфата калия, а также 600–1000 г. извести при наличии кислотности.

После осушения заболоченных торфяных почв и внесения удобрений в почве улучшается аэрация (поступление воздуха); под влиянием бактерий, внесенных с навозом, усиливается минерализация, и бесплодная болотная масса постепенно превращается в культурную почву, пригодную для возделывания на ней плодовых, ягодных и овощных культур.

Важным приемом улучшающим торфяные почвы является пескование. На поверхности участка равномерно распределяют большое количество песка (4 м 3 , или 6 т на 100 м 2) и перекапывают участок, перемешивая торф с песком. Пескование проводят только на участках, где толщина торфяного слоя более 40 см. На участках со среднемощным слоем торфа (от 20 до 40 см) пескование не проводят, так как при обычной глубокой перекопке почвы нижерасположенный песчаный слой перемешивается с торфом. При перекопке участков с маломощным слоем торфа (менее 20 см) в верхний слой почвы попадает слишком много песка, что ведет к быстрому разложению торфа и обеднению корнеобитаемого слоя органическим веществом. При освоении таких участков желательно вносить на поверхность почвы дополнительное количество торфа из расчета 4–6 м 3 на 100 м 2 .

Важный показатель почвы – кислотность. Этот показатель кислотности почвы принято обозначать латинскими буквами рН (концентрация ионов водорода) и цифрой. Почвы бывают сильнокислыми (рН – менее 4,5), кислыми (рН – 4,6–5), слабокислыми (рН – 5,1–5,5), близкими к нейтральным (рН – 5,5–7) и щелочным (рН – больше 7). Кислотность почвы определяют, сдав образцы в агрохимическую лабораторию. Достаточно достоверные результаты можно получить при использовании специальных реактивов, которые продаются в специализированных магазинах. Ориентировочно можно выяснить это при помощи лакмусовой бумажки. Образец почвы промывают дистиллированной водой и опускают в нее бумажку: при кислой реакции она покраснеет, при щелочной – посинеет. Кислые почвы можно определить и по внешнему виду: у них неширокий темноокрашенный гумусовый слой, под которым проходит белесый подзолистый горизонт толщиной 10 см и более. Растения тоже могут свидетельствовать о химическом составе почвы: на кислой в изобилии разрастаются лютик ползучий, хвощ, щавель, щучка; на менее кислой хорошо растет клевер.

Для нейтрализации кислотности почв проводят известкование. Оно устраняет избыточную кислотность, увеличивает эффективность органических (и особенно минеральных) удобрений, положительно влияет на физические и химические свойства почвы. Известкование усиливает разложение органических удобрений и повышает жизнедеятельность микроорганизмов. Молотый известняк, доломитовую муку, известковый туф, гажу и мергель лучше вносить при перекопке почвы на глубину 20 см, можно одновременно с навозом. В этом случае сначала разбрасывают известкующие материалы, затем навоз, после чего закапывают их в землю, следя за тщательностью их перемешивания. Жженую или гашеную известь, обожженную доломитовую и цементную пыль, в которых содержатся кальций и магний в окисной и гидроокисной формах, вносить одновременно с навозом нельзя. Негашеную известь надо предварительно погасить (т.е. смочить водой, чтобы комки рассыпались в порошок). На каждые 100 кг негашеной извести берут 35–40 л воды. При гашении известь хорошо перемешивают, крупные частицы растирают и выдерживают в воде 1- 2 месяца.

В последние годы появились известкующие материалы с мелкими частицами (диаметром меньше 1 мм), что повышает эффективность процедуры. При одной и той же кислотности количество извести для обработки тяжелой глинистой почвы должна быть выше, чем для более легких – суглинистой и супесчаной. Нужно учитывать, что чрезмерные дозы извести вредны, в таких случаях растения хуже усваивают из почвы калий и многие микроэлементы, а это ухудшает их зимовку. Щелочные почвы улучшают неглубокой перекопкой, внесением повышенных доз органических удобрений и задернением – посевом люцерны в смеси со злаковыми травами. Этими же приемами можно окультурить низинные засоленные почвы.

Отметим также, что основным приемом освоения торфяных почв является осушение. Оно заключается в снижении уровня грунтовых вод и удалении избытка воды из корнеобитаемого слоя почвы.

Таким образом, при окультуривании торфяная почва постепенно превращается в почву, пригодную для возделывания.



И Египте , а в Новом свете - в областях исчезнувшего царства ацтеков . Египтяне не довольствовались периодическими разливами Нила для оплодотворения своих полей; а провели его воды, с помощью разветвлённой системы каналов, по всей своей плодородной области до края пустыни. Впоследствии перешли здесь к водочерпательным колёсам , поднимавшим воду на высоту .

В Европе древнейшими мастерами по части орошения являются этруски . Громадные остатки каналов между Адиджем и По свидетельствуют ещё в настоящее время об исполинских сооружениях, исполненных этим народом исключительно для обводнения полей. Своё искусство они передали римлянам . Последние высоко ценили воду, и ещё в настоящее время поражают их гидротехнические сооружения: возвышенные бассейны, водопроводные каналы, искусственные пруды и озёра, великолепная отделка источников и другие совершенные устройства для доставления хорошей воды .

Самым широким образом оросительные сооружения развились в Ломбардии . Сеть оросительных каналов в этой области, развиваемая и совершенствуемая со времён римлян, охватывала к началу XX века площадь до 450 000 гектаров . Главные каналы этой сети, в состав которых вошли и древние искусственные водотоки, построены были в начале средних веков частью монахами, частью городами Миланом , Кремоной и другими под владычеством Висконти , Сфорца , Паллавичино , а в области Мантуи династией Гонзага . Древнейший канал Ветталия построен в 1057 году . Уже в 1216 году в Милане появляется собрание постановлений о пользовании водой, которые впоследствии были усовершенствованы и послужили основанием законодательства об орошении 1747 года . В XI веке монахи аббатства Кьяравалле владели более чем 8 000 гектаров орошаемых лугов и продавали излишек своей воды. Для определения её количества пользовались особыми водомерами , в которых вода пропускалась через определённое отверстие (0,029 м²), при постоянном напоре (0,10 м). В минуту через такое отверстие протекает 2,1835 м³, что называется миланской унцией. Впоследствии вместо водяной унции стали пользоваться для измерения расхода другими устройствами и приборами, называемыми со времен Солдати, первого изобретателя такого прибора в XVI веке , модулями .

Основные сведения

Насосная станция для забора воды на оросительные нужды

Оросительный канал

Оросительные трубопроводы

Передвижная установка для орошения

Орошение относится к гидромелиорации, которая представляет собой ряд мер, направленных на долговременное улучшение водного режима почвы с целью повышения её урожайности. Гидромелиорация осуществляется путём строительства инженерных гидротехнических сооружений , с помощью которых осуществляется просчитанное изменение или регулирование водного режима территории. Если орошение требуется осуществлять в местности бедной водными запасами, то предварительно следует провести обводнение территории, так как постоянная транспортировка требуемых для орошения объёмов воды была бы чрезвычайно неэффективной и дорогостоящей. С помощью же обводнения обеспечивается поступление воды естественным ходом, что позволяет её использовать в дальнейшем непосредственно в оросительных системах.

Эффективным является использование орошения вместе с другими видами мелиорации, например, с агролесомелиорацией, которая включает в себя создания защитных лесополос и участков. При этом возможно достичь не только улучшения почвенных условий, но и изменения в лучшую сторону микроклиматических условий, когда улучшается местный влагооборот в целом . В засушливых регионах только увлажнения почвы может быть недостаточно, так как при действии сухих ветров испарение с поверхности растений усиливается, и скорость подпитки из корневой системы может оказаться недостаточной, что приводит к увяданию. Также можно отметить такие виды мелиорации как опреснительные мелиорации, которые заключаются в выведении из почвы вредных солей, и тепловые мелиорации, когда полив культур производится тёплой водой.

В целом, орошение применяется в самых различных участках по климатическим условиям. Очевидно, что наибольшая нужда в орошении наблюдается в регионах с жарким сухим климатом (аридный климат), характеризующихся малым количеством осадков (200-300 мм в год). Показатель увлажнения (отношение годовой суммы осадков к потенциальной испаряемости) меньше 0,33, а дефицит испаряемости (разница между возможной испаряемостью за вегетационный период и продуктивно используемыми осадками) превышает 5000 кубических метров на гектар. В России к подобным землям можно отнести территорию Астраханской области . Данный климат типичен для государств Средней Азии , где основной культурой, выращиваемой с помощью орошения является хлопчатник .

Также орошение весьма эффективно в субаридных областях. Для них показатель увлажнения составляет меньше 0,77, а дефицит испаряемости - 2000-5000 м³ на гектар. Климат в таких областях более благоприятный, чем в зонах аридного климата, однако раз в несколько лет здесь случаются засушливые периоды, что может наносить большой ущерб сельскому хозяйству. Орошение здесь играет несколько иную роль, служит не столько для создания возможности произрастания, сколько для выравнивания колебаний объёма получаемой продукции по годам и более эффективного использования земель с возможностью снимать урожай несколько раз в год. Определяющими культурами являются кормовые и зерновые .

В зависимости от местной ситуации возможны разные способы проведения орошений. Во-первых, может орошаться как целиком вся площадь угодий, что характерно для засушливого климата, так и отдельные участки определённых культур, что свойственно для более влажных климатических районов. Во-вторых, орошение может осуществляться единожды за год (так называемое лиманное орошение), при котором в почве создаётся необходимый запас воды, используемый растениями в течение года, или же орошение может производиться постоянно .

Режим орошения

В задачу орошения входит определение необходимого количества воды, требуемого для проведения оросительных работ с максимальной эффективностью. Для этого учитывают как местные климатические условия, так и вид орошаемых растений и требуемые ему условия для максимального произрастания и количества воды в разные периоды роста. Следует знать фазы развития той или иной культуры и обеспечивать требуемые условия для каждой из фаз. Можно выделить следующие фазы роста: прорастание, кущение, цветение и созревание. Наиболее водозатратной для злаковых культур является фаза кущения, тогда как, например, для хлопчатника - фаза цветения.

Различают поливную норму - количество воды, требуемое сельскохозяйственной культуре на один полив, и оросительную норму - весь объём воды на период орошения. Коэффициентом водопотребления называют количество воды, израсходованное растениями, на единицу урожая .

Оросительные системы

Оросительные системы в общем случае состоят из нескольких компонентов :

• Водоисточник - река, пруд, водохранилище, скважина, обеспечивающие требуемый объём воды
• Водозаборное сооружение - регулирует забор воды в систему
• Сеть линейных водопроводящих устройств - каналы, лотки, трубопроводы
• Поливная сеть и устройства - непосредственно поливные полосы, борозды, чеки, ярусы, поливальные машины и устройства
• Водосборно-сбросная сеть - для сбора и отвода поверхностного стока с участка
• Дренажная сеть - для регуляции уровня подземных вод и отвода солей
• Вспомогательные сооружения - для регулирования напора, расхода и объёма воды, очистные сооружения и пр.
• Инфраструктура - дороги, лесополосы, сооружения энергоснабжения, производственные и жилые здания, пруды-накопители и пр.

Соответственно, можно выделить несколько типов оросительных систем в зависимости от применяемых компонентов. Например, если в качестве водозаборного сооружения используются насосные станции, то система является с механическим водоподъёмом, в отличие от самотечной системы. По типу открытости можно различить системы открытые, где используются каналы и лотки и закрытые, где используются трубопроводы. Также системы различаются по способу полива: поверхностного полива, дождевальные, рисовые, лиманного, капельного или внутрипочвенного орошения.

Почвенная влага

Изучение и прогнозирование свойств почвенной влаги является одной из важнейших задач в орошении, так как именно для её регулирования орошение и предназначено. К почвенной влаге относят влагу, содержащуюся в верхнем слое земли в пределах зоны аэрации . Ключевым параметром, характеризующим почвенную влагу, является её подвижность, в зависимости от величины которой почвенную влагу разделяют на кристаллизационную, твёрдую (лёд), парообразную, прочносвязанную, рыхлосвязанную и свободную. Задачей орошения является создание определённой влажности, которая бы обеспечивала максимальный урожай засеиваемой на данном участке сельскохозяйственной культуры. При этом выделяют несколько видов влажности почвы, что позволяет максимально точно рассчитывать её свойства:

• Максимальная гигроскопичность позволяет оценить, сколько влаги может содержать почва прежде чем прекратится процесс впитывания
• Наименьшая влагоёмкость показывает, сколько воды останется в почве, после того как стечёт вся гравитационная вода
• Полная влагоёмкость определяет максимальное количество влаги, способное содержаться в почве
• Влажность завядания - влажность, при которой прекращается процесс усвоения влаги из почвы определённым растением, соответственно, данная характеристика зависит не только от типа почвы, но и от сорта сельскохозяйственной культуры.

Скорость впитывания воды в почву можно определять по формуле :

u = α K t α − 1 {\displaystyle u=\alpha Kt^{\alpha -1}} ,

Проинтегрировав это выражение, можно получить слой впитавшейся влаги за время t {\displaystyle t} :

H = K t α {\displaystyle H=Kt^{\alpha }} .

Для того чтобы не начался процесс ирригационной эрозии, требуется, чтобы вся поступающая влага впитывалась в почву.

Для оценки водоотдающих свойств тех или иных почв можно использовать коэффициент водоотдачи, который равен отношению объёма свободновытекающей из грунта воды к объёму этого грунта, выраженный в процентах. Значения коэффициента водоотдачи составляют от 0,01 для глин до 20 у мелкозернистых песков.

Способы орошения

Круговая оросительная установка
на полях ГДР (1967)

К основным способам орошения относится:

• полив по бороздам водой, подаваемой насосом или из оросительного канала;
• разбрызгиванием воды из специально проложенных труб;
• аэрозольное орошение - орошение мельчайшими каплями воды для регулирования температуры и влажности приземного слоя атмосферы;
• подпочвенное (внутрипочвенное) орошение - орошение земель путём подачи воды непосредственно в корнеобитаемую зону;
• лиманное орошение - глубокое одноразовое весеннее увлажнение почвы водами местного стока.
• дождевание - орошение с использованием самоходных и несамоходных систем кругового или фронтального типа.

См. также механизированное орошение .

Орошение в разных странах

Негативные экологические последствия

При ошибках в организации мелиорации оросительное земледелие может вызывать целую цепь негативных экологических последствий. Главными из них являются:

• ирригационная эрозия ;
• накопление агроирригационного культурного горизонта почв ;
• вторичное засоление грунта и почвы;
• заболачивание грунта и почвы;
• загрязнение поверхностных и подземных вод;
• оседание рельефа местности.

Вторичное засоление - одно из главных последствий орошения земель в условиях аридного климата . Оно связано с подъемом минерализованных грунтовых вод к земной поверхности. Грунтовые воды, содержащие соли, начинают при этом интенсивно испаряться, в результате чего почва насыщается избыточным количеством солей. Острая экологическая проблема орошаемого земледелия - загрязнение поверхностных и грунтовых вод. Это результат полива угодий и использования воды для рассоления почв. Большинство рек, воды которых используются для орошения имеют минерализацию 0,2-0,5 г/л. В настоящее время их минерализация возросла в 10 раз, что привело к росту вторичного засоления. Проблемы засоления почв и вод усугубляются применением минеральных удобрений .

Сведение негативного экологического эффекта к минимуму возможно при правильном планировании и проведении орошения, так как большая часть недостатков не является органически ему присущей .

Технико-экономическое обоснование орошения

Экономическая эффективность мероприятий по орошению зависит от того, смогут ли дополнительные доходы, получаемые в результате проведения оросительных мероприятий, превзойти затраты на их осуществление. Соответственно, требуется иметь информацию о том, сколько средств потребуется вложить в строительство мелиоративной системы, представлять получаемый дополнительный объём продукции, а также рассчитать величину расходов, затрачиваемых на само производство сельскохозяйственной продукции.

Следует учитывать, что объём капитальных вложений в оросительные системы включает в себя не только средства на сами эти системы, но также и средства на создание соответствующей инфраструктуры, например, на создание внутрихозяйственной сети дорог, электрификацию, строительство дополнительных зданий для производственных нужд и проживания обслуживающего персонала и пр .

Годовые издержки на производство продукции при введении оросительных систем возрастают. Помимо обычных затрат на удобрения, посев, уборку и транспортировку урожая и т. п. появляются расходы на обслуживание самих оросительных систем, которые могут включать в себя затраты на оплату рабочих, на амортизацию оборудования , на дополнительные земляные работы (например, очистку каналов, нарезку временных оросительных сетей), на поливы.

В связи с этим перед введением систем орошения требуется тщательный анализ, сопровождающийся экономическими расчётами и технико-экономическим сравнением нескольких вариантов . Для этого могут потребоваться данные о видах и площадях предполагаемых к орошению земель, оценка их мелиоративного состояния, геодезические работы по съёмке местности, с целью составления топографических планов и профилей угодий, данные о физико-химическом составе почв, геологические данные о грунтовых основаниях и уровне подземных вод.

Создание крупномасштабных оросительных систем требует участия специализированных проектных институтов и научной поддержки ввиду как значительных затрат, так и возможного кардинального влияния на природу и население региона. Извлечь максимальную выгоду из внедрения мелиорации возможно при общем развитии сельскохозяйственной отрасли, когда происходит внедрение современной сельхозтехники, создаются профессиональные кадры работников, а также развивается социальная сфера на селе .

Нормативно-техническое обеспечение орошения в Российской Федерации

В настоящее время работы по строительству, эксплуатации и содержанию оросительных систем регулируются сводом строительных норм и правил (СНиП) с сопутствующими нормативно-методическими документами (ведомственные строительные нормы (ВСН), пособия к СНиП, методические указания, большая часть которых сохранилась со времён государственного регулирования вопросов мелиорации. Стоит задача по созданию новых норм, отвечающих как современным требованиям и ситуации, так и находящихся в соответствии с требованиями Международных ассоциаций по стандартизации (ИСО). Однако появление в ближайшее время единого технического российского регламента по мелиорации в ближайшее время маловероятно. В настоящее время ведутся работы по разработке научно-методической основы для создания национальных стандартов, которые бы регулировали мероприятия по орошению, как составной части мелиорации в целом [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . - 3-е изд. - М. : Советская энциклопедия, 1969-1978.

Орошение полей — это одно из самых важных условий плодородия. Обеспечение растений жидкостью влияет на проходящие в них химпроцессы, воздушный и температурный режим, функционирование почвы на уровне микробиологии.

Мероприятие, которое решает вопросы доставки и равномерного распределения жидкости на сельхозугодьях, подвергающихся в природных условиях засухе, называется сельскохозяйственное орошение. Это определение позволяет понять смысл и цели описываемого процесса в аграрной науке.

Методы полива сельхозземель

Для доставки жидкости к угодьям сельхозназначения используют методы:

• дождевания;
• поверхностного орошения;
• капельного орошения;
• внутрипочвенного орошения.

Дождевание

Дождевание - это метод орошения земель с наличием растений, у которых корневая система неглубокая, обеспечивающийся автоматизированным способом распределения жидкости. Он совершается способом искусственного дождя установленными объемами воды. При этом методе обычно используются удобрения, которые способны растворяться в воде, а также дезинсектанты (вещества, пригодные для уничтожения вредителей). Дождевание классифицируется, в свою очередь, на:

• импульсное орошение - это полив земель небольшими объемами,
• щадящее орошение;
• обеспечение влажностного режима припочвенного атмосферного слоя.

Данный метод применяется в основном в местностях с неустойчивым влажным климатом, при наличии сложностей в рельефе, а также при высоком стоянии грунтовых вод.

Капельное орошение

Следующий способ - капельное орошение. Это полив, который дает жидкости возможность достаточно глубоко проникнуть в почву проникнуть, а удобрениям к корневой системе растений. Предусматривает установленную частоту полива. Положительной стороной описываемого процесса выступает питание ризосферы. Расход жидкости, энергии и удобрений составляет примерно в два-пять раз меньше, чем при обычно используемом поливном процессе. В этом случае снабжение водой какой-либо культуры осуществляется экологически чистым и безвредным методом. Он применяется при наличии сложных рельефов местности, где определяется недостаточный аквабаланс, где имеет место крайне высокая водопроницаемость.

Этот метод популярен при производстве поливного процесса виноградников, ягодных, овощных культур и садов с фруктовыми деревьями.

Внутрипочвенное орошение

Внутрипочвенное орошение - это способ наводнения корневой системы растений. Водообеспечение растений осуществляется по специальным подпочвенным увлажнителям, это создает благоприятные условия для постоянного обеспечения корней жидкостью, либо необходимыми для растений питательными веществами. Достоинством этой методики являются:

• это полностью механизированный способ;
• создание и последующее поддержание рыхлости почвы;
• эффективное снабжение водой;
• снабжение корневой системы всеми требуемыми для нормального роста питательными элементами.

Используется такой полив в той местности, где почва имеет большую капиллярную проводимость, отсутствует близкое стояние минеральных грунтовых вод. Таким образом, внутрипочвенное орошение полей - это замечательный выход для сельхозугодий, однако требует определенных капиталовложений.

Поверхностное орошение

Поверхностное орошение земель - это процесс, при котором жидкость сосредотачивается над поверхностью земли. Этот способ полива классифицируется на следующие подвиды:

• с большим объемом воды (затопление);
• посредством бороздок;
• с использованием специальной насадки баблер;
• с использованием небольшого объема воды (или микрополив). Этот полив - самый экономичный из существующих.

Планируя систему орошения, следует предусмотреть то, что нечастые и небольшие поливные объемы воды малоэффективны, не обеспечивают достаточное увлажнение земли. Недостаток жидкости в почве создает дисбаланс в молекулярном натяжении воды, ведущий к недостаточному гидробалансу, а это, в свою очередь, приведет к гибели флоры. Наилучшего увлажнения можно достичь в случае грамотного подхода к планированию поливной системы. Для достижения правильного режима подачи воды необходимо учесть ее водопроницаемый индекс, химический состав, тепловой показатель и аэрацию.

Орошение сельхозугодий: режим

Для создания благоприятного увлажнения земли в период вегетации, то есть по окончании зимней спячки определяется специальный режим полива, то есть сочетание показателей: количества, сроков и объемов жидкости. Он должен создавать в почве необходимый для соответствующей культуры гидробаланс в конкретных климатических условиях и хозяйственных целях. Этот процесс требует неукоснительного выполнения требований агротехнических мероприятий.

Поливной режим любой культуры в определенных агроклиматических условиях должен соблюдать следующие требования:

1. Водопотребность растений в определенный период их развития, а в отношении плодовых культур еще и получение высокой урожайности при определенной агротехнике с добавлением удобрений в определенные периоды.
2. Осуществление точного регулирования водного, питательного, солевого и температурного режимов почвы.
3. Повышение плодородия почв, недопустимость эрозии, излишнего затопления, то есть заболачивания и засоления земель.
4. Правильная организация труда, которая создает повышение его производительности за счет использования современных автоматизированных методов.
5. Учет изменений климатических, хозяйственных и агротехнических условий для исключения значительных колебаний по годам и отдельным сезонам в них.

Следовательно, для определения режима полива той или иной культуры необходимо знать общий объем поливной воды, который необходим растениям за период вегетации при предполагаемой (или используемой) агротехнике и природных условиях. Этот объем воды может быть определен по результатам анализа климатических, почвенных и некоторых иных условий.

Воздействие орошения на внутрипочвенные процессы

Переход от неполивного к орошаемому полеводству создает глубокое влияние на почвообразование в виде трансформаций почвенного физического состояния, ее солевого состава, температурных характеристик и аэрации, химических и бактериальных внутрипочвенных процессов, темпа накапливания и распада почвенного органического вещества.

Орошение почвы - это механизм, который оказывает положительное действие на физический состав почвы, ведет к уменьшению ее сопротивления при вспашке, обеспечивает ей физическую спелость. В процессе обработки такая почва быстрее поддается процессу крошения и рыхления.

Оросительная вода приносит определенный объем илистых частиц во взмученном состоянии, которые оседают на поверхности полей в качестве плодородных наносов. Через достаточно длительный период этот ирригационный слой достигает солидного уровня. Таким образом, образуется новая почва.

Орошение обеспечивает лучшие условия для внутрипочвенных микроорганизмов. В условиях необходимого влажностного режима почвы активируются микробиологические процессы (нитрификации). Огромное воздействие поливы имеют на которые не образуются в засушливых местностях на поверхности корней бобовых.

Различают следующие виды орошения: увлажнительное, удобрительное и специальное.

Увлажнительное орошение применяется для создания в почве нужного водного и воздушного режимов. Этот вид орошения является преобладающим. Увлажнительное орошение может быть регулярным и однократным.

Регулярное орошение увлажняет почву в нужные сроки и в требуемом количестве.

Однократное орошение увлажняет почву только один раз в год путем затопления площади. Если затопление проводят ранней весной водой весеннего стока, то такое орошение называют лиманным, а если используется вода из каналов в период паводка в реке- паводковым. Лиманное орошение составляет 9% всей орошаемой площади.

Удобрительное орошение мало распространено и применяется для внесения удобрения в почву с помощью воды, которая, являясь растворителем удобрений, транспортирует их в увлажняемый слой почвы. Сюда относится полив сточными водами, а также полив полыми водами, содержащими большое количество взвешенных наносов, которые отлагаются на орошаемых землях и удобряют их.

К специальным видам орошения относятся почвоочищающее, отеплительное и др.

Почвоочищающее орошение применяют для удаления из почвы избытка вредных солей, для истребления вредителей сельскохозяйственных растений, например мышей, личинок майского жука и филлоксеры, путем затопления водой очищаемой почвы.

Отеплительное орошение применяют для согревания почвы путем полива ее водой, более теплой, чем сама почва, что позволяет удлинить вегетационный период. Этот вид орошения развит слабо.

Способ поливов - это комплекс мероприятий на поле для подачи и распределения воды и увлажнения почвы (прием удовлетворения потребности сельскохозяйственных культур в воде).

В мелиоративной практике различают пять способов полива: поверхностный, дождевание, мелкодисперсное дождевание (увлажнение), внутрипочвенное и подземное орошение.

Поверхностный способ орошения является самым древним и наиболее распространенным. При поверхностном поливе почва увлажняется путем поглощения воды, подаваемой на поверхность орошаемого поля сплошным слоем или в виде отдельных струй. Этот способ орошения имеет четыре разновидности: по бороздам, по полосам, сплошным затоплением, выборочным затоплением

При поливе по бороздам вода движется по нарезанным по полю углублениям (бороздам) не по всей поверхности, а только в междурядьях, при этом под слоем воды находится лишь 20-30% поверхности почвы. Увлажнение почвы между бороздами происходит путем рассасывания воды по капиллярам. Обычно борозды нарезают культиваторами-окучниками. Борозды могут быть мелкими (8-12 см), средними (15-25 см) и глубокими (30-40 см).

Незатопляемые борозды, которые наполняются на 1/4–1/3 глубины, увлажнение почвы в них происходит в основном в процессе движения воды по борозде. Длина таких борозд составляет обычно 100-200 м и более (до 400 м), она тем больше, чем больше уклон поверхности и меньше водопроницаемость почвы (из условия обеспечения достаточно равномерного промачивания почвы по длине борозды).

Затопляемые борозды применяют реже - на маловодопроницаемых почвах главным образом при малых уклонах местности (менее 0,002), а также для влагозарядковых поливов большой поливной нормой. Процесс увлажнения заключается в быстром наполнении борозды относительно большой поливной струей, впитывание же воды в почву происходит преимущественно после заполнения борозды.

При поливе по полосам вода движется тонким слоем по поверхности выровненных длинных участков (полос) и в процессе движения впитывается в почву.

При поливе сплошным затоплением небольшой участок поля - чек, огражденный по периметру валиком, - затопляют водой, которая, находясь в состоянии покоя, просачивается в почву, увлажняя ее.

При поливе выборочным затоплением водой затапливают небольшие участки у отдельных растений, например плодовых деревьев. Поверхностное орошение имеет следующие особенности: периодичность поливов; расход запасов влаги в почве в межполивные периоды; увлажнение преимущественно почвы; большие колебания влажности почвы в период между поливами.

Дождевание - это способ полива, при котором вода распределяется над поверхностью поля в виде дождя специальными машинами, установками или агрегатами. Особенности дождевания: увлажняется почва, растения и приземный слой воздуха; глубина увлажнения почвы меньше, чем при поверхностном поливе; возможны частые поливы малыми нормами, что создает равномерное увлажнение почвы. Искусственный дождь образуется с помощью короткоструйных насадок (радиус действия до 10 м), среднеструйных (до 35 м) и дальнеструйных (свыше 35 м) аппаратов. Для этого на дождевальном устройстве с помощью насоса создают определенный напор. Широко распространен двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100МА. Короткоструйные дождевальные насадки разбрызгивают воду по кругу радиусом 8-10 м и нормально работают при напоре 15-20 м. Имеются также дальнеструйные доождевальные машины ДДН-70 и ДДН-100 (дождеватели дальнеструйные навесные).

Помимо дождевальных машин и установок, для орошения строят так же стационарные дождевальные системы, в которых все составные части (насосная станция, оросительные трубопроводы с гидрантами-стоянками, кроме дождевальных аппаратов) не передвигаются.

Мелкодисперсное (аэрозольное) увлажнение - новый способ орошения, сущность которого состоит в распылении поливной воды в виде мельчайших капелек (аэрозолей), покрывающих растения. Его особенности: снижение транспирации влаги растениями; создание оптимального микроклимата вокруг растений; устранение влияния атмосферной засухи; сохранение структуры почвы.

Внутрипочвенное орошение осуществляется путем введения воды в пахотный слой почвы. Оно уменьшает испарение с поверхности почвы; сохраняет структуру почвы; поддерживает определенную глубину увлажнения почвы; обеспечивает непрерывное водоснабжение растений.

Подземное орошение (субирригация) представляет собой увлажнение активного слоя почвы путем искусственного подъема и поддержания уровня пресных грунтовых вод. Его особенностями являются: возможность использования только при безуклонном рельефе; воздействие ограничивается только почвенно-грунтовым слоем; не оказывает влияния на микроклимат поля: используется только на незаселенных с хорошими капиллярными свойствами почвогрунтах.

Ни один из способов орошения не может быть универсальным. Применение того или иного способа обосновывается анализом конкретных природно-хозяйственных условий района.

Ирригация и орошение

Ирригация (активное орошение) - это необходимый для земледелия автоматический полив земли, используется для выращивания сельскохозяйственных культур в засушливых районах и территориях, подвергшихся естественному или искусственному осушению почв. История появления ирригационных систем
Первые ирригационные системы располагались на засушливых территориях Азии и Египта еще в 3000 годах до н. э.. Такие системы представляли собой оросительные каналы и водоемы, которые использовались в качестве систем полива для удаленных от рек полей. С целью автоматизации процесса орошения и преодоления рельефных особенностей местности применялись различные механические средства, например "архимедов винт".
В византийскую эпоху Прокопий называл процесс ирригации «товариществом по совместному орошению» и наделял его следующим смыслом: «Река стекает с гор, достигая равнины. Она орошает землю в соответствии с желаниями жителей, ибо они регулируют движение воды так, как считают наиболее выгодным для себя. Люди создали множество каналов, по которым устремляются воды реки. Часть пути реки проходит под землей, а затем вновь появляется на поверхности, сливая свои воды в единый поток, таким образом, на большей части равнины эта река находится в распоряжении людей, которые то закрывают каналы, делая перемычки, то снова открывают их, используя воду по своему усмотрению».

Современные технологии ирригации
Современные технологии позволяют избежать перерасхода воды и засоление почв. Наиболее перспективный способ современной ирригации - это капельное орошение. Капельный полив позволяет создавать рукотворные оазисы. Таким образом, капельное орошение позволяет выращивать овощи и фрукты, плодовые и декоративные деревья , кустарники , многолетние цветы и розы , осуществлять озеленение и создание газонов и клумб , практически в условиях полупустыни и пустыни.

В настоящее время для ирригации используют поверхностные или подземные воды. Поверхностные воды - это ручьи, реки и озера. Возведение дамб через реку позволяет накапливать большое количество воды, создавая искусственное озеро или резервуар. Эта вода и используется для ирригации в засушливый сезон. Грунтовую воду берут из колодцев, редко из неглубоких скважин. В районах сильно удаленных от источников пресной воды используют системы опреснения, доставляя полученную воду на поля через систему каналов, канав, насосов и труб. Современные технологии позволяют избежать перерасхода воды и засоление почв. Наиболее перспективный способ современной ирригации - это капельное орошение .

Капельное орошение – это организация полива, когда вода (часто вместе с питательными элементами) вносится малыми дозами непосредственно в прикорневую зону. При поливе малыми порциями и несколько раз в день растения усваивают влагу и питательные вещества наиболее эффективно. При этом сохраняется воздушная проницаемость почвы, что позволяет корням «дышать». Так как при капельном поливе внесение воды и удобрений происходит в прикорневую зону культурных растений, то для прочих растений (сорняков) создаются неблагоприятные условия, и развитие их замедляется, или же вовсе останавливается. Равномерность, которую обеспечивают системы капельного орошения (разброс менее 10%), позволяет забыть о возможном при обычном поливе переувлажнении одних участков (растений) и недоувлажнении других.

Капельный полив позволяет при малом расходе воды производить работы по укреплению склонов и откосов автомагистралей путём посева многолетних трав , предотвращающих поверхностный смыв почвы в период дождей.

Преимущества капельного полива:
• Значительное преумножение урожайности в теплицах и на грунтах (для томатов, огурца, капусты, картофеля, лука в 2 раза);
• Существенное снижение трудозатрат на полив и обработку, как на открытом грунте, так и в теплицах (с 30-40 до 2-4 чел-час/га);
• Улучшается «качество» продукции, товарный вид;
• Экономия воды и удобрений (в 2-3 раза);
• Эффективное потребление растениями удобрений (до 80%), не происходит засоление почвы;
• Возможность поливать в любое время, не рискуя вызвать солнечный ожог.

При малообъёмной технологии выращивания (объём корневой системы ограничен и существенно меньше зеленой массы растения). Питательные элементы к растению поступают только с водой. Цена ошибки в таких системах очень высока из-за малой емкости субстрата и для обеспечения точности используют компенсированные внешние капельницы . Некомпенсированные внешние капельницы часто используются там, где длина магистрали невелика и падение давления по длине несущественно влияет на расход капельницы.

(трубки с вмонтированными внутрь капельницами) благодаря простоте производства (малой стоимости) и применения, а также возможности скрытного размещения в почве получили широкое распространение, преимущественно, в открытом грунте. Компенсированные капельные линии применяют при значительных длинах линии или значительных уклонах (грядки, поливного участка). В таких условиях применение компенсированных капельниц более чем оправдано. Некомпенсированные капельные линии с успехом справляются с задачами полива при незначительных уклонах и длинах капельные линии (для капельниц различных производителей это может быть от нескольких десятков до сотен метров при разбросе расхода менее 10%).

Другим обязательным элементом систем капельного полива является трубопровод , доставляющий воду к участкам орошения и разводящий воду внутри него. А также, запорная арматура. Трубопровод должен быть рассчитан с учетом конкретных условий полива и размера участка. На больших площадях орошения осуществляют разбивку на более маленькие, а полив каждого из них осуществляют поочерёдно. Краны и клапана позволяют изолированно орошать один или несколько участков.

Не маловажным является применение в капельном орошении системы фильтров . Дело в том, что даже применение чистой воды (например, водопроводной) не гарантирует отсутствие микрочастиц в ней. Тем более если используется емкость предварительного хранения поливной воды и/или удобрений. Применение фильтров позволяет очистить воду от вредных микрочастиц , тем самым защитив растения от поражения и возможных заболеваний.

Для формирования удобрений , на промышленных предприятиях применяются специализированные автоматические растворные узлы, которые самостоятельно готовят питательный раствор в соответствии с программой питания, разрабатываемой агрономами. Автоматизированные растворные узлы обязательны при использовании малообъёмной технологии.

Последствия применения систем ирригации
Самое распространенное и неприятное явление при орошении - это засоление почв . В почвах и подстилающих их грунтах много легкорастворимых солей. В результате утечек воды из каналов и подачи на поля чрезмерного количества воды начинает подниматься уровень грунтовых вод. От этого уровня по системе капиллярных пустот к поверхности почвы поступает вода и включается в процесс испарения. Грунтовая вода, промочив толстый слой подпочвы и почвы, выносит к поверхности растворы солей, которые после испарения остаются вблизи или на поверхности почвы. Почва таким путем засоляется, меняет свои свойства и структуру и теряет плодородие. На месте оазиса возникает засоленная пустыня, созданная руками человека. Когда-то в личных владениях царей Романовых в Голодной степи, где управляющие царским имением учинили такой переполив, что быстро превратили в бесплодные солончаки десятки тысяч гектаров земли. Уже в наше время, бездумная ирригация привела к известной всем экологической и социальной катастрофе связанной с использованием в качестве источника пресной воды рек Амударьи и Сырдарьи, которое нарушило питание Аральского моря и привело к его осушению и дальнейшему засолению почв региона.
Нельзя сказать, что ситуация сильно изменилась за прошедшее время, за исключением того, что орошаемая территория сейчас сильно расширилась, и это привело к столь же большому расширению площади заселяемых земель. В целом в России значительная часть орошаемых земель засолена или засоляется. Не лучше обстоят дела и в других странах; в США, например, засолению подвержено около 40% орошаемых земель. Таким образом, из 260 млн. га орошаемых во всем мире земель до 100 млн. га требует проведения мероприятий по рассолению или защите от засоления. Много засоленных земель заброшено. Во всем мире заброшенных из-за ирригации засоленных земель в настоящее время больше чем орошаемых, так как при бездренажном орошении и без использования специального севооборота 70-80% орошаемых земель полностью или частично теряют плодородие. В грунтах под черноземами практически повсеместно установлено существование 3-5 древних солевых и солонцеватых горизонтов, которые свидетельствуют о прошлых увлажнениях этих территорий. Поэтому переполив и потери воды из оросительных систем на глубокое просачивание - это основная проблема орошаемых черноземах. Подъем уровня грунтовых вод до 2-2,5 м от поверхности приводит к быстрому засолению почвы и выходу ее из земельного пахотного фонда.

В настоящее время считается, что наиболее эффективным решением проблемы засоления почв является хороший дренаж , который позволяет опустить уровень грунтовых вод гораздо ниже уровня залегания корней. При этом ирригационная вода вымывает соли из верхнего слоя почвы, восстанавливая её плодородие.

Много лет назад в одном из номеров журнала «Химия и жизнь» была опубликована заметка о выращивании малосольных огурцов - дескать, путем селекции удалось получить сорт огурцов, способный расти на солёных почвах, который дает готовые к употреблению малосольные огурчики. Журнал завалили письмами с просьбой указать, где можно приобрести семена таких огурцов, поэтому редакции пришлось в следующем номере извиниться за первоапрельскую шутку. Теперь же вопрос о том, не будут ли растения с повышенной солеустойчивостью, выращенные на засоленных почвах, солеными на вкус, приобретает научный смысл. Оказывается, растения солёными не становятся. Для того чтобы скомпенсировать осмотическое давление, создаваемое высокими концентрациями соли внутри вакуоли, растениям приходится увеличивать концентрацию растворимых веществ в протоплазме. Для этой цели они используют углеводы. Поэтому вместо того, чтобы быть солеными, такие растения сладки на вкус. Может быть, таким путем можно повысить сахаристость растений, используемых в производстве сахара.

Недавно группа биологов из университета в Торонто предложила ещё один возможный путь решения проблемы засоления почвы. Они обнаружили ген, который позволяет растениям не только противостоять предельной засоленности, но и «высасывать» соль из почвы. По словам руководителя группы учёных Блумвальда их целью была разработка методов выращивания урожаев на землях, более не используемых из-за засоления. Если удастся получить более активный вариант гена, выращивание имеющих его растений на засоленных почвах позволит восстанавливать плодородие этих земель.

Нарушение экологического баланса. История Аральского моря.
Миллионы лет назад северо-западная часть современного Узбекистана и южные области Казахстана были покрыты огромным морем. Когда вода отступила, образовался большой массив очень засоленных почв. Один из остатков древнего моря и стал Аралом, четвертым в мире внутренним морем. Аральское море является внутренним соленым морем без стока воды. Питается за счет двух рек - Амударьи и Сырдарьи. Пресная вода из этих двух рек поддерживает уровень воды и соляной баланс Аральского моря.

В начале 60-х годов правительство взяло курс на превращение Советского Союза в государство, которое сможет полностью обеспечить себя хлопком. Было решено также увеличить производство риса. Правительственные чиновники отдали приказ, чтобы дополнительное количество воды получали из двух рек, впадающих в Аральское море. На обеих реках были построены крупные плотины, было проложено 850 миль центрального канала с системой "питания" каналов, рассчитанной на большие расстояния. Когда система орошения была завершена, миллионы акров по обе стороны основного канала были затоплены. В течение следующих 30 лет Аральское море достигло серьезного снижения воды, его берега отступили, а содержание соли возросло. Морская среда стала угрожать жизни морских растений и животных. Как только морская жизнь сошла на нет, стала испытывать трудности и рыбная промышленность.

Советская система была основана на строительстве серии плотин на двух реках. Цель была одна - создать водохранилище, каналы которого (протяженностью 40000 км), орошали бы поля. Поля процветали, но наличие таких обширных площадей монокультуры вынуждало фермеров использовать огромное количество пестицидов. А ирригация была такова, что соли выступили на поверхность почвы и все больше и больше накапливались.

Когда на Амударье близ Нукуса была построена Тахиаташская плотина, вода в русле реки пересохла на сотни километров вокруг. К удивлению жителей Муйнака Арал начал сокращаться. Вначале они предположили, что это временное явление, и рыли канал к удаляющемуся берегу, поскольку лодки продолжали курсировать, а в доках, на причалах кипела работа. Но сточные воды, достигающие моря, уже были отравлены смертельной смесью соли и пестицидов с хлопковых полей. Популяция рыб резко сократилась и, наконец, когда канал достиг 30-ти километровой длины, и море еще больше ушло, лодки стали напоминать больших чудовищ, лежащих на песке, который когда-то был морским дном.

Арал был богат рыбой. Биологи определили около 20 видов рыбы, в том числе осетровых и сома. Муйнак, расположенный у самого моря, был промысловым городом, что также привлекало туристов. Сегодня Муйнак - пустынный город, расположенный на расстоянии более ста километров от моря. Единственным напоминанием о некогда процветающем рыбном промысле являются ржавеющие остовы и древняя рыбная плантация. Море сократилась до двух пятых от своего прежнего размера, и в настоящее время находится на 10-м месте в мире. Уровень воды упал на 16 метров, а его объем уменьшился на 75%, что эквивалентно количеству воды в озерах Эри и Гурон. Экологические последствия были разрушительными, а экономические, социальные и медицинские проблемы в регионе катастрофические. Все 20 известных видов рыб в бассейне Аральского моря в настоящее время исчезли, им не удалось выжить в токсичной и засоленной среде.

Изменения в одном регионе часто приводит к изменениям экологии и климата в других регионах. Вот некоторые результаты высыхания Аральского моря: Поскольку вода из рек уходила на полив хлопковых полей, концентрация соли в морской воде намного повысилась. Поскольку из рек было изъято очень большое количество воды, уровень моря снизился более чем на 60%. Запасы питьевой воды сократились. Так как в хозяйствах данной области использовались некоторые высокотоксичные пестициды и другие вредные химические вещества , вода была загрязнена пестицидами, сельскохозяйственными химикатами , а также бактериями и вирусами. На протяжении десятилетий эти химикаты сливались в Аральское море.

Озера и моря оказывают смягчающее воздействие на климат. Иными словами, земля рядом с источником воды теплее зимой и прохладнее летом, чем земля, где нет водоемов. Но поскольку Арал потерял воду, климат стал резко континентальным. Так тысячелетний образ жизни людей в данном регионе исчез в течение десятилетий. Обширная площадь иссушенного моря покрыта пестицидами, поэтому, когда дует ветер, пыльные бури распространяют соли и токсичные вещества на сотни, если не на тысячи километров вокруг. Согласно оценкам, ежегодно на Центральную Азию обрушиваются 75 млн. тонн токсических солей и пыли. Если Аральское море высохнет полностью, после него останется 5 млрд. тонн соли.