Инновационный инъекционный способ полива

В технологии возделывания сельскохозяйственных культур важное место отводится способу и технике поливов, являющихся важной составной частью проекта оросительных систем.

Все способы поливов имеют свои преимущества и недостатки. основным недостатком, присушим всем способам поливов, являются высокие затраты оросительной воды. При всех способах поливах происходит искусственное увлажнение почвы т.с. производится орошение почвы, а не растении. Вследствие чего огромное количество воды остается не использованной. Следовательно, нужны новые подходы к орошению сельскохозяйственных культур, исключающие все виды безполезненых потерь воды. Техника орошения должна быть такой, чтобы поданная вода расходовалась только на транспирацию растения.

В современных условиях водопользования, фермеры, крестьянские и другие формы хозяйствования не совсем согласны переводу природной воды в почвенную и воздушную влагу, в этом случае огромное количество поданной воды теряется бесполезно. Воду необходимо подавать непосредственно в растении по ее водопотребности, а другое расходование воды свести к нулю. Здесь наиболее важными являются технические средства, осуществляющие подачу воды растениям. Настало время переходить от полива «почвы» к поливу «растений». В этом плане нами впервые получено авторское свидетельство на «Инъекционный способ полива» [АС 22126], позволяющий подавать воду непосредственно в ксилему растений, а также предварительные патенты РК и положительные решения на выдачу предпатентов РК на несколько их вариантов.

Основными составляющими инъекционной системы орошения являются: задающее устройство транспортирующий трубопровод из резиновых шлангов, поливных трубок и наконечники (иглы) для инъекцирования (рисунок 6.35).

Общая схема компоновки инъекционной системы орошения показана на рисунке.

Рис 6.35 Примерный вид орошаемого участка при инъекционном поливе.

1 – бак для воды; 2 – регулирующая установка; 3,4,6,7 – трубки шланговые;

5 – регулятор; 8,9 – шланга с иглой; 10 – растение.

Задающееся устройство устанавливается на краю поля на подставке. Затем укладываются транспортирующие и поливные резиновые трубки с наконечниками по междурядьям растений. Расстояние между поливной резиновой трубкой равно межстрочному расстоянию растений. Затем, в момент поступления срока первого полива, начинается инъекцирование каждого растения. Наши опыты показали, что к этому моменту, например, растения кукурузы приобретают высоту 40-50 см и имеют четко выраженные корневые системы. До этого времени, т7е7 до укладки трубок, должны быть проведены все агротехнические мероприятия: обработка химикатами, уничтожение сорняков, культивация, рыхления и т.д. Перед инъекцированием к работе необходимо запустить задающиеся устройство. В первоначальном задающемся устройстве были отмечены ряд недостатков. С учетом этих недостатков было разработано и получено авторское свидетельство на новую конструкцию задающегося устройства №40796 (рис 6.36).

Рис 6.36 Органы управления инъекционной системы орошения с задающим устройством А.С. №40796.

Устройство состоит из цистерны 1, располагающейся на подставке 2 и оросительного бака 3. Цистерна 1 имеет водозаправочное отверстие 4 с герметичной крышкой 5, снабжена гибкой соединительной трубкой 6 и воздушной трубкой 7, нижние концы, которых размещены внутри оросительного бака 3. Воздушная трубка 7 выполнена также из гибкого материала и свободно перемещается в вертикальном направлении вверх-вниз и фиксируется на направляющих 8. Оросительный бак 3 соединен с системным трубопроводом 9, снабженного пробкой 10. Нижний конец воздушной трубки 7 может изменять свое положение от отметки , до при этом рабочий уровень воды будет изменяться соответственно от до . В любом положении нижнего конца воздушной трубки 7 и в момент его срабатывания рабочий уровень воды будет изменяться в узком диапазоне .

Перед пуском задающегося устройства в работу нижний конец воздушной трубки будет находиться в нижнем положении на отметке . Для запуска устройства открывают крышку 5 и начинают заправлять цистерну 1 водным раствором питательных веществ. При этом раствор, протекая через соединительную трубку 6, оросительный бак 3 и трубопровод 9, заполняет трубопроводную сеть поливной системы. Регулирую подачу водного раствора в цистерну, закрывают ее крышкой 5 с обязательным установлением рабочего уровня воды в оросительном баке . Этот уровень является необходимым напором при работе системы для удовлетворения водопотребности растений в начальной фазе развития. По мере потребления растением определенного объема воды в оросительном баке 3 уровень воды будет опускаться до отметки . При этом изменение уровня воды будет происходить в узком диапазоне , который не повлияет на режим работы поливной системы. С сообщением конца воздушной трубки 1, в результате чего порция воды из цистерны по соединительной трубке 6 перетекает в оросительный бак 3, поднимая уровень воды в нем до - при этом доступ воздуха в воздушную трубку 7 прекращается. В цистерне устанавливается вакуум, который поддерживает равновесие в задающем устройстве уже при другом (пониженном) уровне воды в цистерне. Воду привозят водовозом или другими путями и заливают в бак.

В дальнейшем описанный процесс будет повторяться аналогично. Согласно составленному расписанию эксплуатации обслуживающий персонал, обходя систему, будет производить заправку цистерн. Для этого закрывают соединительную трубку 6, надевая ее на пробку 10, открывают крышку 5. После заполнения цистерны закрывают крышку 5 и открывают соединительную трубку 6. При этом процесс полива будет продолжаться.

При изменении суточного водопотребления растений, в зависисмости от погодных условий, от фазового развития, подача воды в соответствии с создавшимся ритмом потребления обеспечивается перемещением воздушной трубки в вертикальном направлении (вверх или вниз) и фиксацией его на нужной отметке. Таким образом, устанавливается необходимый напор в оросительной системе, обеспечивающий водопотребность растений в данной фазе его развития.

Методика инъекцирования. После пуска задающегося устройства необходимо пройти по трассе трубопроводов и убедиться в том, что к каждой игле подошла вода. Сильного истечения воды с игл не должно быть. Если идет сильное истечение воды с кончика иглы, то необходимо уменьшить напор воды задающегося устройства.

Потом каждое растение инъекцируется инъекционной иглой.

Инъекцирование проводится следующим образом; возле растений производится откоп до появления зоны распространения корневых волосков (рис 6.37).

Рис 6.37 Инъекцирования

1-растение; 2-игла; 3-откоп у растений; 4-корневые волоски; 5-зона распространения корневых волос.

Затем под углом 10-15⁰ в направлении вниз в зону распространения корневых волос втыкается игла. При этом кончик иглы должен достичь до середины ксилемы растения, по которому вода будет двигаться вверх. При инъекцировании возможно засорение кончика иглы, поэтому рекомендуется вытащить иглу, очистить и заново воткнуть в то же место. Кончик иглы можно чуть согнуть во внутрь, как показано на рисунке. По шкале необходимо систематически наблюдать за расходом воды.

По мере снижения уровня воды до нулевой отметки необходимо заправить емкость водой привезенные водовозом из ближайшего водоисточника. При этом следует соблюдать герметичность пробки и вакуумность.

Рекомендуется пройти по ряду растении и слегка один два раза зажимать резиновые трубки у иглы.

Инъекционная система орошения – новое направление, поэтому исследования будут проходить длительное время, возможно расширится ассортимент культур. Мы рекомендуем орошать пропашные ценные культуры, продукцией которых является надземные органы (кукуруза, подсолнечник, сорго, хлопчатник, томаты, огурцы, тыква, баклажаны, перец, молодые побеги малины, смородины, и др.).

Не исключено орошение молодых плодовых деревьев (при этом диаметр иглы увеличится).

Инъекционную систему орошения целесообразно использовать на малых площадях, где подача воды с помощью каналов затруднительна так например, в теплицах в условиях закрытого грунта, в опытных хозяйствах для полива небольших участков с дорогостоящими культурами.

В условиях инъекционного способа полива растения находится в режиме самополива и не страдают от недостатка влаги. Растения регулярно, без перерыва снабжаются водой с помощью инъекционной иглы. Поэтому фотосинтез будет, проходит нормально и без каких – либо нарушений. При обычном способе полива в межполивные периоды наблюдаются недостаток или избыток воды в почве. При избытке воды растения будут угнетены из-за плохой аэрации, а при недостатке – водное голодание.

При обычном способе полива методы установления режима орошения сельскохозяйственных культур широко известны. При инъекционном способе полива режим орошения имеет свои особенности. Этот вопрос изучался впервые, поэтому мы предлагаем временную рекомендацию по установлению режима орошения при инъекционном способе полива.

Суммарное водопотреблении растений рекомендуется определять по сокращенной формуле водного баланса.

,

где, Е – суммарное водопотребление растении, м³/га;

М – оросительная норма, м³/га;

- используемая влага из почвы, м³/га;

О – использованный осадок, м³/га;

- использование влаги из грунтовых вод, м³/га.

Здесь оросительная норма (М) определяется по зависимости:

где, - количество воды подаваемый при инъекции на одно растении, м³/штук. Она устанавливается опытном путем. Для кукурузы на силос в наиболее увлажненный год расход воды составил 1,0 литр/растения, а средний по увлажненности год 3,1 литр/растение, а для сухого года 4-4,2 литр/растение N – число растений на 1 га. Для томатов в средний сухой год расход воды составляет 9 – 10 литра.

Остальные составляющие формулы определяются теми же методами, что принято в обычной ирригации.

Следует учесть тот факт, что при инъекцировании корни растений продолжают всасывать воду из почвы. Так, например, кукуруза на силос в 2003 году (более увлажненный год) из запасов почвы при инъекционном способе полива использовала 1000 м³/га, а в более сухой год (2004 год) – 1900 м³/га.

При инъекционном способе полива отсутствует понятие поливная норма. Вода в ксилему поступает непрерывно в течение оросительного периода. Но можно выделить количество подаваемой воды при инъекции в каждом месяце по фактическим замерам.

Например, томат в условиях Жамбылской области с 5 мая по 31 июля при инъекции использовала 150 литра воды, в июне 250 литра, в июле 250 литра, а в августе 7,8 литра воды.

Таким образом, водный режим растений, как при инъекционном, так и при обычном способах полива подчиняются общей закономерности природы. Но если при обычном поливе оросительная норма расходуется на физическое испарение, на транспирацию и на инфильтрацию, то при инъекционном способе поливе она расходуется только на транспирацию. В этом и заключается экономия оросительной воды.

В таблице 6.12 приводится основные показатели опытных исследовании за 5 лет по орошению кукурузы на силос поверхностным и инъекционным способами. Эти данные показывают высокой продуктивности оросительной воды при инъекционном орошении.

Таблица 6.12 Основные показатели режима орошения кукурузы на силос за 5 лет

Годы исследования	Суммарное водопот. м3/га	Ороситель ная норма м3/га	Число поли вов	Урожай ность, ц/га	Коэфф. водопот. м3/ц	Продукт оросит. воды, ц/м3
2001 менее сухой год Алматин. обл.
2002 влаж год Алматин. обл
2003 влаж год Алматин. обл
2004 сухой год Жамбыл. обл
средне сухой год

* Примечание. В числителе данные по бороздам, в знаменателе – данные инъекционного полива.

Для обеспечения непрерывного поступления воды в ксилему растений при инъекционном способе полива необходимо поддержать определенный напор воды (Н) в задающей установке над инъекционной иглой (рис 6.38).

Наши наблюдения показала, что расход воды инъекционной иглы находится в прямой зависимости от напора воды над иглой. Оптимальный уровень напора воды над иглой отмечается в среднем в пределах 6-8 см. (рис 6.39).

Рис 6.38 Схема напора над инъекционной иглой

1 – растения; 2 – игла; 3 – шланга для подача воды к иглу; 4 – отверстия;

5- регулирующая установка; 6 – уровень воды в регулирующей установке; 7 – бак;

8 – шланг намерения расхода воды; 9 – шланг для подачи воды в регулирующей установку; 10 – место для заправки бака;

Рис 6.39 График зависимости расхода иглы от напора воды

В зависимости от фазы развития растения, напор необходимо выдержать в пределах: в начале вегетации 6 см, в середине 8 см и в конце 7-6 см. При инъекционном поливе очень важно определить зону действия одной задающейся установки. Она зависит от уклона местности и от конфигурации полей.

Наши наблюдения показали, что одна установка при оптимальном напоре 6-8 см может обслужить площадь диаметром от 3-х до 80 метров в зависимости от уклона местности (рис 6.40).

Рис 6.40 Определения зоны действия одного задающегося установки

Рис 6.41 Общий вид инъекционного способа полива

1 – водовоз; 2 – крышка горловины бака; 3 – бак; 4 – фильтр съемный;

5 – сообщающееся труба; 6 – инъекционная установка; 7 – регулятор давления; 8 – магистральный гибкий шланг; 9 – оросительные шланги;

10 – растения; 11 – поливные шланги с иглой.

В данной работе мы попытались ознакомить специалистов с новым направлением в водосбережении. Исследования продолжается. Многие вопросы еще нуждаются в уточнении. Мы пока не умоляем о широком его внедрении, но этот способ полива нуждается всякой поддержки т.к. в условиях возрастающей дефицита воды он имеет большую перспективность.