UDC 631.674
CSCSTI 68.31
Russian Classification of Professions by Education 35.04.09
Russian Library and Bibliographic Classification 40
Russian Trade and Bibliographic Classification 5613
Russian Trade and Bibliographic Classification 5611
BISAC TEC003050 Agriculture / Irrigation
A review of the literature sources allowed us to establish that in the Russian Federation, drip irrigation for the use of irrigation water is considered the most water-saving and environmentally friendly irrigation method, and the most automated in its technical implementation. In the Russian Federation, there is an area of drip irrigation up to 150 thousand hectares by 2021. There is an annual increase in the area under drip irrigation in 2025. For industrial production in the Russian Federation, drip irrigation tapes and tubes are produced on a scale of about 1 billion running meters per year. The characteristics of the tubes allow you to select the necessary irrigation parameters for any crop and soil features. Drip irrigation tapes and tubes with a diameter of 16 mm with a wall thickness of 0.15 to 1.2 mm with a distance between droppers of 10 cm or more, with a flow rate of 0.6 to 8 l / h by water pressure outlets, allowing you to select the required length of the drip line depending on the size of the site. With the modern demand for saving water and energy resources, the preservation and improvement of soil fertility, plant protection and agrolandscapes in general have been confirmed specifically in the cultivation of plants «Patriarch’s Garden» in the central part of the city of Vladimir. Terraces have been created on the slopes of the ravine in difficult terrain conditions, where the entire complex of the agricultural landscape is located, in particular, watering of flower plants, apple trees, cherries and other growing plants, which makes the garden complete for the recreation of the city’s people with its own design. In addition, it provides a recreation area during the hot summer period at this facility
drip irrigation, irrigation water, watering of flower plants
Введение. Ресурсосбережение в мелиорации связано с совершенствованием технологий орошения, применением ресурсосберегающих режимов и дифференцированных технологий орошения, охранной водных ресурсов и др. Объект парковой зоны использует природный склоновый ладшафтный овраг, глубиной (высотой) до 30 м, расположенный в центральной и исторической части города Владимир. Рядом протекает река Клязъма. Следует отметить, что многие элементы сада были спроектированы и заложены в послевоенные годы (http://patsad.ouvlad.ru). Исходя из расположения территории оврага, полив производят из распределительной трубопроводной сети (городской водопровод) для капельного полива. Для внедрения выбран участок «Южный склон» для капельного полива. В большей степени реализация соответствует капельный полив, который благодаря нормированной подаче поливной воды, подается непосредственно в зону питания каждого растения, согласно его биологическим потребностям при одновременном улучшении качества роста и развития растений, в частности в жаркий период времени на площади 4 га, имеющей в своем составе зоны отдыха. «Патриарший сад» города Владимир, расположен на склоне оврага с террасами, имеет также свой дизайн, который помогает людям всех возрастов проводить здесь свой отдых. При этом такие парки превращаются в цветущий красивый сад для различных экскурсионных посещений туристов, специалистов и научных работников многих профессий, молодежи, а также составляет методическую и научную базы на данном объекте. Поэтому система капельного полива является одной из главных задач по совершенствованию новых технологий полива охрана водных ресурсов, исходя из местоположения сложности рельефа территории [1-4].
Цель исследования. Разработать оптимальный режим полива цветочных растений, кустарников, плодовых деревьев, смородины и других растений способа полива данного ландшафта.
Материалы и методы. Если достоинства и недостатки капельного орошения доказаны многочисленными исследователями в различных регионах Российской Федерации, то относительно той и или иной систем орошения склоновых земель оврага в условиях полива растений на практике существенно не раскрывается достаточно полно (5-14).
Модернизация существующей системы полива включала в себя на первом этапе создание пилотного проекта для внедрения капельного полива склонового оврага с различными многочисленными построенными террасами, начиная сверху до подошвы оврага с перепадом высот до 30 м.
На рис. 1 приведена существующая схема полива с узлами для подключения поливных шлангов. В центре, на дне подошвы оврага, расположен многоструйный фонтан.
Рисунок 1- Общая схема полива сада на склонах оврага (существующая)
Опыты проводили к привязке к существующей распределительной открытой трубопроводной системы полива.
На примере посадки цветочных разных видов растений рассматривали расстояние между капельницами порядка 30 см, расход капельницы 1,6 л/ч, а также укладка капельных лент, как на землю, так и на высоте 20-30 см выше растений, чтобы проводить все операции по уходу за растениями. Для полива использовали капельную ленту, «Зеленая река», выпускаемая во Владимирской области, Александровский район, г. Струнино (ЗАО «Центр инноваций»), а также материалы авторских исследований, посвященных геометрических размеров (параметров) контура увлажнения для известных растений в данных рельефных условиях, учитывающей количество расположенных цветочных растений по длине не менее 50 штук, на капельной линии длиной до 180 м на каждой террасе.
Результаты и обсуждения. При проведении исследований известной разработанной капельной ленты с водовыпусками (эмиттеров), выше отмеченной разработки, принята следующая методика капельного полива на склонах оврага с многочисленными террасами.
В качестве первого этапа выполнение этой задачи был предложен пилотный проект, с привязкой всех ее узлов к существующей поливной трубопроводной системе, с требованием оптимизации водообеспеченности выращивания разных видов цветочных растений при отсутствии смыва почвы на склонах, а с другой стороны, дефицит водопроводной воды из городского водопровода в пределах парковой зоны города Владимир, определяющий необходимость оптимизации забора данной нормы полива для растений при сохранении почвенного плодородия.
Для реализации поставленной задачи и для поддержания влажности активного слоя почвы на уровне не менее 70% НВ производился полив нормой одной капельницей 1,6 л/ч (может быть до 2,2 л/ч), с возможностью использования существующей разводящей сети. В зависимости от погодных условий для поддержания предполивного порога 70% НВ полив проводили в основном в утренние и вечерние часы, так как исходили также от требований поочередного поддержания на террасах предполивной нормы порога влажности каждого высаженного вида цветочных растений и разбора водопроводной воды, поступающей из городского трубопровода для данной территории.
Большое значение имело место это в жаркий летний период, чтобы поддерживать предполивной порог влажности растений и ресурсосбережения, особенно с недостаточностью в данном районе города.
В данной работе рассматривается внедрение в эксплуатацию капельного полива и ее узлов распределения на узких террасах от вершины до подошвы оврага, в центре которого построен, и функционирует многоструйный фонтан (рис.1, 2, 3).
Поэтому, прежде всего, принято оценивать воду по степени жесткости (мг-экв/дм3): очень мягкая – 1,5-3,0; средней жесткости – 3,0-6,0; жесткая – 6,0-10,0; очень жесткая – 10,0 и более.
Вода поступала на полив цветочных растений из городского трубопровода, поэтому задача не ставилась об определении ее содержания микроэлементов (жесткой воды), таких как Ca2+ и Mg2+, которые могут засорить эпиттер - капельниц в системе капельного полива. Срок службы применяемой капельной линии в данных условиях составил не менее 3-х лет эксплуатации, и показал надежность и простоту ее работы, а также экономию поливной воды. В связи с этим, целью исследования является обобщения требований к возможности эксплуатации для внедрения системы капельного полива и рассмотрения способов предотвращения размыва грунта на участках террас на склонах оврага парковой зоны отдыха, т.е., отсутствует опыт полива склоновых оврагов с ярусным трассированием трасы полива, каким является объект «Патриарший сад» в центре города Владимира и системы в ее отдельных элементах.
Имеются рекомендации по расчету влажности, базирующихся на условии (эмпирически) принятых их в формах в виде «шарового пояса», «усеченного конуса», «цилиндра», «эллипсоида вращения» и других формах, которые имеют локальный характер. В реальной практике известно орошение [2, 3].
Известны предложения по определению поливных норм, рассчитанных в объемах поливной воды (в кубических метрах или литрах) на одно растение, на один капельный водовыпуск (одну капельницу) и на один локальный (единичный) контур увлажнения (в литрах кубических на растение, метрах кубических на капельницу, метрах кубических на контур). Данные предложения по разновидностям поливных норм имеют определенное физическое обоснование, но формально не соответствуют общепринятому определению термина «поливная норма». В общепринятом толковании под термином «поливная норма» понимается «количество (объем) воды, подаваемое (ый) на единицу увлажнения площади за один полив».
Несмотря на значительное количество предложений в области разработок искусственно-напорных (принудительно) напорных капельных систем орошения, в частности, при поливе склоновых земель (агроландшафта) отсутствует разработка методик до настоящего времени. Указанное обстоятельство позволяет сформулировать предложения по компоновочно-конструктивным решениям и методологическим основам проектирования полно-самонапорным («без - насосных», или «внешне - энергозависимых) капельных систем для таких склоновых земель, где склоны оврага от вершины до подошвы оврага устраивают целый каскад узких террас. Капельные линии укладывали, как на землю, так и подвешивали на высоте 20-30 см выше растений, что дает возможность проводить все операции по уходу за растениями. Узел распределения воды включал стандартный фильтр тонкой очистки, счетчик холодной воды, измеритель давления воды (манометр давления воды стандартный), регулируемые шаровые краны, в конце линии шаровой кран для промывки и сброса воды по окончанию полива.
Следует привести пример (таблица 1) скорости впитывания воды в почву в мм/мин и мм/ч, в зависимости от грануметрического состава почв.
Таблица 1 – Скорость впитывания воды в почву
|
Тип почвы |
Коэффициент впитывания |
|
|
мм/мин |
м/ч |
|
|
Глины тяжелые |
0,015-0,08 |
0,9-4,8 |
|
Глины средние |
0,17-0,84 |
10,2-50,5 |
|
Суглинки |
0,84-1,7 |
50,4-102,0 |
|
Супеси |
1,7-2,5 |
102,0-150,0 |
|
Пески |
˃ 3,3 |
˃ 200,0 |
Общий требуемый расход подачи единичной поливной нормы рассчитывается по зависимости: q =K˖μ/K2˖t, м3/ч, (1)
где μ – единичная поливная норма, м3; К – коэффициент, учитывающий возможные потери, при поливе (К = 1,05-1,1) на испарение и за пределы контура увлажнения; К2 – коэффициент, учитывающий почвенные условия, принимается 1,1 для песчаных почв; для суглинок – 1,2-1,3; для глинистых – 1,4.
В зависимости от принятого типа капельниц, при увлажнении поливная норма м3/га определяется по известным формулам. Однако, локальный характер увлажнения почв при капельном орошении зависит от уровня предполивной влажности зоны орошения. При этом существует общая закономерность уменьшения диаметра зоны увлажнения с увеличением исходной влажности почва-грунта [3].
Таким образом, расчеты по режиму капельного полива, привязаны к данным водно-физическим исследованиям. Расход воды, контур промачивания, время перераспределения влаги по профилю зависит от водно-физических свойств почвы.
Следует отметить в системах капельного орошения можно использовать переходные, или, как их называют, солоноватые воды, но стоить учитывать, что вода должна иметь минерализацию не более 1-3 г/л, т.е. должны являться слабосолоноватыми, по мнению автора [15, 16].
Таким образом, если водозабор для капельного полива осуществляется из источника воды, загрязненного наносами более допустимого пределов, то требуется установка усиленного блока механической очистки в системе капельного полива (орошения) или оптимизированного водозабрно-очистного сооружения. Однако на данный момент отсутствуют данные нормативно-технической документации. Поэтому следует принимать согласно рекомендациям [1].
Авторами также было установлено, что при использовании капельной линии при поливе необходимо периодически осуществлять колебание рабочего давления, что помогает снизить содержание веществ, закупоривающих внутри расположенных эпиттер - капельниц, применяемой известной капельной линии. Для этого, в конце каждой капельной линии имеются сбросные шаровые краны, соответственно.
Для предложенного участка капельного полива (орошения) в различных природных климатических зонах, и для различных типов почв необходимо разрабатывать проект. Следует также отметить, что ориентировочная продолжительность полива, (ч), определяется средней скоростью впитывания в интервале от 1 до четырех часов, которая рассчитывается по кривой построения, на основании данных водно-физических исследований почвы на конкретном участке при влажности почвы, близкой к предполивной, что отмечено было выше.
В зависимости от принятого типа капельницы и ее расхода количество капельниц при увлажнении поливная норма, м3/га, определяется по формуле известной в литературных источниках. Однако локальный характер увлажнения почв при капельном поливе (орошении) зависит от уровня предполивной влажности зоны орошения [4].
Продолжительность времени межполивного периода, устанавливается отношением величины поливной нормы нетто к суточному дефициту водопотребления культуры.
Выводы. Применение капельного полива на склонах оврага с террасами в данных рельефных климатической зоны, благодаря пилотному проекту, позволил получить значительную экономию воды и других средств (трудовых затрат и энергии), предотвращения эрозии почвы и сорняков.
Установлено, что используемая водопроводная вода из городской трубопроводной системы не допускала засорения эмиттеров – капельниц с диаметром отверстий меньше 1 мм, который использовался на данной капельной линии полива сада на склоновых землях парка. Это показатель для капельных систем является нормой. Требования по химическим и физическим показателям, которые нормируются по [1].
Для сокращения объема статьи, и правильной оценке выбора технических решений, связанных с капельным поливом на склоновых землях, предлагается использовать новые технические предложения, защищенными патентами, что дает возможность улучшить капельный полив данной территории, сохранить благоприятную экологическую обстановку и сэкономить природной воды по сравнению с другими способами.
1. Gost 17.1.2.03-90.Ohrana prirody. Gidrosfera. Kriterii i pokazateli kachestva vody dlya orosheniya. Vved. 1991-07-01. M.: Izd-vo standartov, 2001. 8 s.
2. Hrabov M.Yu., Gubin V.K., Kolosova N.G. Opredelenie tehnologicheskih parametrov sistem kapel'nogo orosheniya //Puti povysheniya effektivnosti oroshaemogo zemledeliya.2016, № 1(61). S. 132-136 EDN: https://elibrary.ru/VRCUDB.
3. Melihov E.V. Modelirovanie i obosnovanie resursosberegayuschih parametrov kapel'nogo orosheniya pri vozdelyvanii korneplodov. Volgograd: Volgogradskiy GAU. 2017. 112 s. TDN: ZHVNIP.
4. Borodychev V.V. Sovremennye tehnologii kapel'nogo orosheniya ovoschnyh kul'tur. Kolomna: FGBNU «Raduga». 2010. 241 s.
5. Pat. 2576441 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01G 25/00. Kapel'nica M.I. Golubenko. Opubl. 10.03.2016.
6. Pat. 2686231 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01G 25/00. Nizkonapornaya set' kapel'nogo orosheniya pri polive sklonovyh zemel' /M.I. Golubenko. Opubl. 24.04.2010.
7. Pat. 2683520 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01G 25/00, A01G 25/06. Sposob orosheniya plodovyh derev'ev i kustarnikov na sklonah ovraga /A.N. Starikov,M.I. Golubenko Opubl. 28.03.2019.
8. Pat. 2685139 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01G 25/00. Sposob kapel'nogo orosheniya plodovo-yagodnyh kustarnikovyh kul'tur i cvetochnyh rasteniy /M.I. Golubenko. Opubl. 16.04.2025.
9. Pat. 2719029 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01G 25/00. Nizkonapornaya sistema kapel'nogo poliva sklonovyh zemel' /M.I. Golubenko. Opubl. 16.04.2020.
10. Pat. 2736640 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01G 25/02, A01G 25/16, A01G 17/00. Sposob dlya kapel'nogo poliva mnogoletnih nasazhdeniy sklonovyh zemel' /M.I. Golubenko. Opubl. 19.11.2020.
11. Pat. 2729812 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01G 22/25, A01G 25/02, A01B 79/02. Sposob intensivnogo vyraschivaniya kartofelya s obogascheniem pochvy vodoy s pomosch'yu supersorbenta pri kapel'nom oroshenii /M.I. Golubenko. Opubl. 12.08.2020.
12. Pat. 2796683 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01C 22/25, A01M 5/06. Sposob intensivnogo vyraschivaniya kartofelya s obogascheniem pochvy pitatel'nymi veschestvami i sbora koloradskogo zhuka i ego lichinok /S.A. Aprelikov, M.I. Golubenko, A.Ya. Konova. Opubl. 29.05.2023.
13. Pat. 2622910 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01G 25/00. Sistema kapel'nogo orosheniya /M.I. Golubenko. Opubl. 21.06.2017.
14. Pat. 2720910 Rossiyskaya Federaciya. MPK A01G 9/24, A01G 25/02. Sposob poliva rasteniy pri vyraschivanii ih v usloviyah zaschischennogo grunta v oranzhereyah (varianty) /M.I. Golubenko. Opubl. 14.05.2020.
15. Voevodina A.A. Ocenka kachestva vody dlya sistem kapel'nogo orosheniya //Puti povysheniya effektivnosti oroshaemogo zemledeliya: Sb. nauchn. tr./FGBNU «RosNIIPM». Novocherkassk. 2009. Vyp. 42.. S. 174-179.
16. Voevodina L.A. Vliyanie kapel'nogo orosheniya donskoy vodoy na fziko - himicheskie svoystva chernozemov obyknovennyh //Nauchnyy zhurnal Rossiyskogo NII problem melioracii [Elektronnyy resurs]. 2021. № 2(2). 8 s.URL: http:www.rosniipt-sm.ru/article? n=439 (data obrascheniya: 20.08.2021).
