Спецвозможности
Обзоры продукции

Подземное капельное орошение – новый тренд, вызванный климатическими изменениями

27.11.2020
3448
Подземное капельное орошение – новый тренд, вызванный климатическими изменениями фото, иллюстрация
Новым трендом в оросительном земледелии Украины, в частности в микроорошении, является подземный капельный полив - капельные системы SDI (Subsurface Drip Irrigation). Последние два-три года все больше сельскохозяйственных производителей, уже имея значительный теоретический и практический опыт по наземному капельному поливу, применяют подземное капельное орошение. На сегодня это еще новизна в технологиях орошения и является одним из передовых методов ирригации сельскохозяйственных культур.

 

 

 

 

Преимущества

Соя на краплинному зрошенні

Подземное капельное орошение является разновидностью традиционного (наземного), при котором капельные линии расположены под поверхностью почвы и находятся в таком положении постоянно в течение всего срока эксплуатации. Глубина укладки и расстояние между капельными линиями зависят от особенностей выращиваемой культуры, типа и способа обработки почвы.
 
Использование подземного капельного орошения имеет много преимуществ при выращивании сельскохозяйственных культур, по сравнению как с поливом методом дождевания, так и с наземным капельным орошением:
 
длительный срок эксплуатации (от 7 до 10-15 лет) без необходимости сезонного монтажа и демонтажа оборудования (систем распределительных магистралей и капельных линий);

практическое сведение к нулю поверхностного испарения, почва на поверхности остается сухой, улучшается газообмен корнеобитаемого слоя почвы;

Схема розташування краплинної стрічки

уровень влажности под лиственным покровом снижается и минимизируется риск загнивания, образования патогенных микроорганизмов и болезней, подавляется рост сорняков;

обеспечивается полноценное питание водой корневой зоны растений, что в сочетании с невозможностью испарения и поверхностного стока создает предпосылки для экономии поливной воды даже по сравнению с традиционным капельным орошением. По мере разрастания корневой системы вглубь полив проводят с меньшими экспозициями, ведь корни растений уже находятся в непосредственной близости от капельниц;
 
снижаются затраты на удобрения, поскольку питательные вещества попадают непосредственно в корневую систему растений, не происходит их вымывания и увеличивается поглощение растениями;
 
снижение затрат на техническое обслуживание;
 
возможность использования одной системы для полива нескольких видов культур;
 
уменьшение повреждений животными, людьми, техникой, упрощается поверхностная обработка почвы, создаются условия для безопасного передвижения сельскохозяйственной техники.

Основной особенностью подземного орошения SDI является то, что его применение позволяет осуществить точное внесение воды, питательных веществ и других агрохимических продуктов непосредственно в корневую зону растений, что способствует повышению качества и количества урожая. К тому же вода после выхода из эмиттера распространяется под землей как вниз, под действием гравитации, так и вверх и в сторону - под действием капиллярных сил. В результате этого образуется сплошная влажная зона как вдоль рядов растений, так и по ширине междурядий. И при этом исключается заполнения почвенных пор водой - они остаются заполненными воздухом, что создает нужный для растений водно-воздушный баланс.
 
По практическим наблюдениям, при укладке капельной трубки с интервалом 1,5 м зоны промачивания смыкаются полностью, а поверхность почвы остается сухой как в рядах, так и в междурядьях.
 

Недостатки

Розташування крапельних ліній за технологією крапельного зрошення рису

Следует отметить, что применение систем капельного орошения SDI имеет свои особенности и ограничительные факторы:
 
более высокая начальная стоимость;
 
более высокие требования к техническому обслуживанию и правильной эксплуатации;
 
обязательное использование GPS при монтаже и эксплуатации;
 
сравнительно длительное время инсталляции;
 
возможные осложнения в период прорастания семян (при отсутствии капиллярного подъема воды) - нужен длительный первый полив для хорошего увлажнения верхних слоев почвы;
 
сложность мониторинга технического состояния системы, учитывая ее подземное расположение;
 
обязательный контроль грызунов.
 
Что касается первоначальных инвестиций в подземное орошение, то они, по данным компаний, занимающихся проектированием и строительством капельных систем SDI в Украине, примерно в 1,5 раза выше по сравнению с наземным и дождевальными машинами. Но в процессе эксплуатации, благодаря низким эксплуатационным расходам, экономии воды, удобрений, количества химических обработок, начальные инвестиции в течение второго-третьего года эксплуатации окупаются, в то время как на других видах орошения, наоборот - с каждым годом растут.
 

Состав

Ілюстрація системи підземного крапельного зрошенняСистема подземного капельного орошения, так же, как и традиционного - наземного, состоит из следующих основных узлов: фильтростанции, узла для внесения удобрений и контроля давления, магистральных и распределительных трубопроводов, крановых групп с регуляторами давления на распределительных трубопроводах, капельных линий, воздушно-вакуумных клапанов и другого технологического оборудования.

Качественная фильтрация - один из ключевых аспектов использования систем подземного капельного орошения. Степень необходимой фильтрации определяется типом эмиттера капельной линии (не менее 120-200 меш).
 
Фильтростанции, в зависимости от качества воды, могут быть как гравийные, так и сетчатые или дисковые.
 
Глубина заложения разводящих трубопроводов, в зависимости от глубины промерзания почвы составляет 60-90 см. Материал труб - ПВХ или ПНД.

 

Капельные линии

Ілюстрація руху води після виходу з крапельниці в системах SDIТип капельной линии для систем подземного капельного орошения подбирается в зависимости от типа почвы, выращиваемой культуры, топографии поля, качества воды, метода обработки почвы. Учитывая местные условия, могут быть выбраны как компенсированные, так и некомпенсированные капельницы. Такие факторы, как длина гона, топография, размер блоков и качество воды, играют важную роль в правильном выборе эмиттера.

Расстояние между линиями - от 1 до 2 м (в зависимости от культуры). Глубина заложения капельных линий во время выращивания полевых культур - 30-40 см. Минимальная толщина многолетней капельной ленты для подземной укладки - не менее 16 mil (0,4 мм). В частности, в проектах оборудования Netafim используются ленты с толщиной стенки 25 mil (0,63 мм) - Dripnet PC AS 22250. Капельницы оборудованы механизмом антисифона (AS), что блокирует всасывание грязи в капельницу при снижении давления воды в капельной ленте (в случае перерывов между поливами).

В проектах Eurodrip и Техносервис применяют капельные трубки с толщиной стенки соответственно 18 и 16 mil.

 

 

 

Решение проблемы врастания корней

Система підземного крапельного зрошення площею 8,64 га, обладнана сітчастими фільтрами (обладнання Eurodrip S.A, Греція), Херсонська обл.Одним из основных недостатков подземного расположения капельных линий считается проблема врастания корней растений в капельницы, что приводит к быстрому забиванию выходного отверстия и лабиринта эмиттера, в результате чего увеличивается неравномерность орошения и ограничивается срок службы всей системы.

Компания Netafim решает эту проблему путем использования инновационных капельниц, изготовленных из нейлона с добавлением оксида меди.
 
Другая израильская компания - Metzerplas - предлагает капельные линии, изготовленные с применением технологии Root Guard. Эта технология защищает капельницы от проникновения корней с помощью длительного управляемого выделения ими в почву препарата трефлан (локальный ингибитор корней растений), который предотвращает развитие корней вблизи капельниц.

 

Промывка капельных линий

Гравійна фільтростанція системи підземного крапельного зрошення площею 67 га (обладнання — Netafim, Ізраїль), Одеська обл.

Особенностью капельных систем SDI является наличие в проектах систем SDI (в отличие от наземных) промывных трубопроводов и узлов промывки, предназначенных для промывки блоков капельных линий при техническом обслуживании системы.
 
Промывочные трубопроводы расположены в конечной части поливных блоков параллельно распределительным трубопроводам. Каждая капельная линия в конечной части соединена с ним. Концы промывных труб выводятся на поверхность и соединяются с промывочным краном. Поскольку основными факторами, которые способствуют сокращению срока службы подземных капельных линий, является засорение капельниц осадками химических веществ, илистыми частицами, корневыми волосками растений, то их регулярное промывание предотвратит преждевременный выход системы орошения из строя.
 
Промывная система также гораздо сокращает время и затраты на промывку системы во время технического обслуживания оборудования SDI сравнению с наземным капельным орошением.
 

Особенности проектирования

Система підземного крапельного зрошення площею 39 га, обладнана гравійними та дисковими фільтрами (обладнання компанії «Техносервіс», м. Мелітополь, Україна), Миколаївська обл.

И напоследок система капельного орошения SDI позволяет полностью объединить и автоматизировать технологические процессы фильтрации, фертигации и промывки с помощью контроллеров и датчиков, что намного упрощает эксплуатацию и рационализирует работу системы подземного капельного орошения.
 
Во время проектирования и монтажа подземной оросительной системы следует учитывать такие особенности и факторы:
 
особенности рельефа: наличие уклонов, оврагов, дорог и др. Систему проектирует таким образом, чтобы воздушно-вакуумные клапаны размещались в самых высоких точках участка;
 
особенности конкретного поля: тип и свойства почвы, климатические условия, севооборот;

Розташування крапельних ліній підземного крапельного зрошення кукурудзи

химические и физические свойства воды - чтобы правильно выбрать систему водоподготовки и очистки поливной воды и тем самым продлить срок эксплуатации системы;
 
правильный расчет глубины заложения трубопроводов с учетом выращиваемых культур. Для многолетних насаждений этот параметр глубины должен быть больше и может составлять в зависимости от вида растений, до 70 см;
 
расчет потребности воды: расход воды для подобных систем меньше, что позволяет соответственно уменьшить диаметры разводящих трубопроводов и мощность насосных установок;
 
сложность мониторинга технического состояния системы, учитывая ее подземное расположение;

Ілюстрація глибини закладання трубки підземного крапельного зрошення

обязательный контроль грызунов, которые могут стать большой проблемой для подземной системы капельного орошения из-за риска повреждения капельных линий.
 
Подытоживая, можно сказать, что после экономического анализа и сравнения подземной системы орошения с поверхностной, можно утверждать о реальной возможности получить значительную экономию средств при использовании именно подземной оросительной системы. Ведь она находится в эксплуатации значительно дольше, к тому же ежесезонные эксплуатационные расходы значительно ниже, чем в обычных систем капельного орошения.

Преимущества системы SDI особенно могут быть ощутимы на орошаемых участках большой площади.

 

Особенности прокладки

Розташування розподільчого трубопроводу з крапельними лініями під час монтажу системи підземного крапельного зрошення

И в завершение следует обратить внимание на особенности прокладки капельных систем подземного орошения. Эту операцию выполняют с помощью специальных машин - устройств для подземной укладки капельных линий (мобильных трубоукладчиков капельного подземного орошения). Для этого хозяйства используют машины как зарубежного, так и отечественного производства.
 
Трубоукладчик - это навесная машина, состоящая из рамы со стеллажами, нескольких (от одного до четырех) трубоукладочных ножей и катушкодержателя, прикатівающих секций, двух опорных колес.

Рама представляет собой сварную конструкцию с кронштейнами для трехточечного навешивания на заднюю гидронавесную систему трактора и предназначена для установки на ней всех основных узлов.

Ілюстрація використання промивного трубопроводу та крана в системі SDI

Стеллаж предназначен для технологического обслуживания устройства и транспортировки запасных барабанов с капельной лентой.
 
Трубоукладочный нож служит для прорезания в почве щели и укладки в нее капельной линии. Он представляет собой плоский перпендикулярно направленный в почву рабочий орган, в передней части которого размещена подрывающе-режущая конструкция, а сзади - направляющая труба для направления капельной трубки на дно щели.
 
Катушкодержатели установлены над ножами и предназначены для крепления и размотки барабанов с капельной лентой во время работы.
 
Опорные колеса оснащены талрепами, с помощью которых выполняется регулировка глубины укладки капельной трубки.

Технологія Root Guard, що захищає крапельниці від проникнення коріння рослин

Трубоукладчик, в зависимости от количества рабочих органов, агрегатируется с тракторами тягового класса 30-50 кН.
 
Технологический процесс машины состоит из следующих операций: агрегат заезжает на начало гона, катушки устанавливают барабаны с капельной трубкой и заправляют ее в направляющие трубы ножей так, чтобы конец выходил из трубы. Конец капельной трубки закрепляют на поверхности почвы с учетом нужной длины для подключения трубки к распределительного трубопровода капельного орошения.
Во время движения агрегата трубоукладочные ножи углубляются в почву на заданную глубину, а капельные трубки, которые разматываются с барабанов, проходят через направляющие трубы ножей и укладываются на дно образовавшейся в почве щели.

Автоматизована система управління обладнанням підземного крапельного зрошення

В конце гона, перед остановкой агрегата, трубоукладочные ножи вместе с капельной трубкой постепенно поднимают, а после полной остановки и подъема устройства трубки обрезают.
 
Далее, при заходе агрегата на следующий гон, технологический процесс повторяется. В случае необходимости замены барабана с капельной трубкой посреди гона агрегат останавливают без вывода трубоукладочных ножей из почвы, а после соединения концов капельной трубки трубоукладчик снова продолжает свое движение.
 
Замена и перевозка запасных барабанов с капельной трубкой выполняется на стеллаже устройства.
 
Конструкция устройств для подземной укладки капельных линий предусматривает возможность изменения ширины междурядья и глубины укладки капельных лент, а также размещения трубоукладочных ножей (в зависимости от ширины захвата, глубины заложения, вида почвы) фронтальным или клиновидным способом, что, в свою очередь, способствует уменьшению тягового сопротивления устройства и, как следствие, - уменьшению во время работы энергосредства энергозатрат и расхода топлива.
 
Производительность выполнения технологической операции укладки капельных линий с применением таких устройств составляет 0,8- 1,5 га/ч. Глубина заложения капельных трубок - от 25 до 40 см. Коэффициент вариации по глубине составляет 4,6-5,5%.
 
Следует отметить, что некоторые хозяйства сами изготавливают такие устройства - на базе чизельных агрегатов с двумя - четырьмя рабочими органами.

 

Выводы

Група промивних кранів системи крапельного зрошення SDIИтак, обобщая опыт использования капельного орошения украинским агропроизводителями, можно сказать, что прослеживается устойчивая тенденция к увеличению площадей под ним. Значительно расширяются объемы применения капельного способа орошения не только для овощных и многолетних культур, но и для полива таких культур, как кукуруза, соя, подсолнечник, рис.

Следует также отметить, что наряду с бесспорными преимуществами этого способа искусственного орошения, по сравнению с дождеванием и поверхностным поливом (повышение урожайности и качественных показателей продукции, снижение затрат водных ресурсов, уменьшение капитальных и эксплуатационных затрат, уменьшение энергозатрат, обеспечение дозированной подачи средств защиты растений с поливной водой, предотвращение эрозии почв) капельный способ орошения имеет и ряд недостатков. К ним следует отнести прежде всего самый распространенный на орошаемых этим способом землях процесс вторичного засоления и засолонцевания почв.

Загальний вигляд робочих органів: ліворуч— виробництва ZACH; праворуч — Підземметалозахист, «Титан 01/4»

Поэтому дальнейшее развитие капельного орошения должно обязательно опираться на: научное обоснование объемов работ по химической мелиорации почв и использованию норм оросительной воды. Также следует уделять должное внимание поиску технически и экономически эффективных способов утилизации поливных трубопроводов, отработавших свой нормативный срок эксплуатации, и введению в орошаемый севооборот ценных агромелиоративных культур, выращивание которых является рентабельным на капельном орошении; расширению видового и сортового состава сельскохозяйственных культур и другим мероприятиям.
 

В. Сидоренко, заведующий лаборатории,

Южно-Украинский филиал УкрНИИПИТ им. Л. Погорелого

Журнал «Пропозиція», №9, 2019 р.

Пристрій навісний для підземного укладання крапельних ліній (виробник — ZACH Agricultural Equipment, Ізраїль)Мобільний трубоукладальник краплинного підземного зрошення МПТКЗ «Титан 01/4» (виробник — ТОВ «НВУЦ АІНУ Підземметалозахист», м. Нова Каховка)

Интервью
Сейчас идет горячее обсуждение законопроекта об обороте сельскохозяйственных земель. Сегодня по этому поводу соберется комитет ВР по вопросам аграрной и земельной политики. Накануне мы пообщались с секретарем комитета Иваном Чайкивским,... Подробнее
Аномальная погода этой весной для предприятий, специализирующихся на производстве плодово-ягодной  продукции, стала катастрофой. Случилась она в ночь с 10 на 11 мая. Кроме морозов, стабильная

1
0