Экологически безопасный способ увлажнения широких междурядий почв легкого гранулометрического состава при капельном орошении

Экологически безопасный способ увлажнения широких междурядий почв легкого гранулометрического состава при капельном орошении

Реферат

Изобретение относится к мелиорации земель в сельском хозяйстве и предназначено для использования в системе капельного полива на почвах легкого гранулометрического состава при размещении сельскохозяйственных культур на широких междурядьях.

Известно, что при капельном орошении увлажняется не вся площадь питания растений, а лишь 0,1-0,5 часть [Ясониди О.Е. Капельное орошение на Северном Кавказе. Изд. Ростовского ун-та, 1987. 80 с.]. На почвах легкого гранулометрического состава у наиболее распространенных в производстве капельниц малого дебита (до 1,5 л/ч), контур увлажнения имеет посредственные параметры. Поскольку скорость впитывания воды на легких по механическому составу почвах велика и достигает ≥ 15-20 см/ч, а водопроницаемость данных почв составляет 1500-2000 м³/(га⋅ч), то контур увлажнения при данном способе полива приобретает вид вертикальной колонки шириной 35-70 см и он непозволительно узок для полноценного функционирования корневой системы сельскохозяйственных культур, возделываемых на широких междурядьях.

Бахчевые и овощные культуры, размещенные на широких междурядьях 1,4…3,5 м, имеют раскидистую корневую систему. В аридных условиях, на почвах легкого гранулометрического состава (супесь, пески), в критически важные периоды развития растений - прорастания семян, фазы цветения, завязывания, роста плодов и плодоношения, значительная часть корневой системы располагается за периферией контура увлажнения, а потому неизбежно испытывает трудности с обеспечением влагой и питательными веществами.

Контур увлажнения нельзя расширить за счет добавления времени полива и увеличения его нормы, т.к. для этого капиллярных сил на легких почвах недостаточно, и дополнительная вода под действием силы гравитации перетекает в нижележащие слои почвы за пределы корнеобитаемого слоя. Эколого-экономические последствия этого процесса - дополнительный расход водных ресурсов за счет фильтрационных потерь и опасность вторичного засоления почв.

Известны способы мелиорации почв легкого гранулометрического состава, снижающие фильтрационные потери воды за счет внесения в корнеобитаемый слой почвы глины, сапропеля [Табук М. А. С. Капельное орошение картофеля на легких полупустынных почвах юга Омана: Автореф. дис. канд. с.-х. наук: 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель. М.: РУДН, 2013. 21 с.], а также сильно набухающих полимерных гидрогелей [Данилова Т.Н. Влияние полимерного геля «Ритин-10» на водно-физические свойства // Агрофизика. 2013. №2 (10)] или за счет значительного увеличения дебита капельницы.

Недостатками указанных способов, принятых в качестве ближайших аналогов, является, во-первых, техническая сложность равномерного распределения глины, сапропеля и гидрогеля по профилю почвы, во-вторых, для создания необходимого объема промачивания корнеобитаемого слоя нужны значительные объемы внесения в почву указанных минеральных добавок, что приводит к высоким финансовым затратам.

При внутрипочвенном орошении известен способ укладки под увлажнитель водоупорного экрана из полимерной пленки, в т.ч. разлагаемой, позволяющего расширить контур увлажнения почвы [Мелиорация и водное хозяйство. 6. Орошение: Справочник. / Под ред. Б.Б. Шумакова. М.: Агропромиздат, 1990. С. 150-158; Авторское свидетельство SU №308159 и Патент CN 101790948]. Последнее устройство - по существу, модернизация упомянутого выше SU №308159 в части использования для экрана разлагаемой мульчирующей пленки.

Однако при внутрипочвенном орошении основными существенными недостатками являются: недоувлажнение верхнего 10-сантиметрового слоя почвы и высокие капитальные затраты при строительстве системы [Мелиорация и водное хозяйство. 6. Орошение: Справочник. / Под ред. Б.Б. Шумакова. М.: Агропромиздат, 1990. С. 150].

Авторы ближайших аналогов, решая техническую проблему организации рационального подпочвенного орошения с использованием саморазлагающегося экрана, игнорируют проблему увлажнения верхнего 10-сантиметрового слоя почв легкого гранулометрического состава, возникающую над водоупорным экраном, при подаче воды в/под корнеобитаемый слой почвы на глубину 40-60 см. Такой способ полива без проблем организуется на почвах с хорошо выраженными капиллярными свойствами. На легких почвах, для гарантированного подъема воды вверх к прорастающим семенам, капиллярных сил не хватает. Вот почему поверхностный слой почвы 0-10 см при этом способе полива зачастую остается сухим [Мелиорация и водное хозяйство. 6. Орошение: Справочник. / Под ред. Б.Б. Шумакова. М.: Агропромиздат, 1990. С. 150]. Предлагаемый способ организации капельного полива преодолевает отмеченные недостатки подпочвенного орошения за счет того, что при капельном орошении подача воды в корнеобитаемый слой происходит сверху вниз. Увлажнение поверхностного слоя почвы - необходимое условие для успешного прорастания семян овощных и бахчевых культур.

Процесс укладки водоупорного экрана из биоразлагаемого экологически безопасного полимерного материала [Ольхов А.А. Экологически безопасные саморазрушающиеся композиционные пленки на основе полиэтилена и полигидроксибутирата: Автореф. дис. канд. тех. наук: специальность 05.17.06. М.: МИТХТ, 2001. 24 с.] в подпахотный слой реализуется за счет использования устройства НБУ-ПТЭ, работающего без укладки непосредственно самой поливной трубы в слое почвы 40-60 см [Авторское свидетельство SU №308159, кл. E02f 5/10, A01g 25/06, опубл. в Бюл. №21 от 01.07.1971]. Прокладка экрана в почве ориентируется под проекцию капельной линии на ширину не менее чем 0,7 м, что позволяет довести контур увлажнения почвы в диаметре более чем 1,5 м. Данный вид композиционной пленки биоразрушается под воздействием факторов окружающей среды в программируемый срок до 4 месяцев.

Предлагаемое в патенте CN 101790948 использование водоупорного экрана из саморазрушаемой композитной пленки согласно проведенным исследованиям [Мелиорация и водное хозяйство. 6. Орошение: Справочник. / Под ред. Б.Б. Шумакова. М.: Агропромиздат, 1990. С. 150] показало, что в том случае, если подача поливной воды производится в грунте на глубине 40-60 см, то не гарантируется поступление воды в верхний 10-сантиметровый слой почвы, где расположены семена, что существенно ограничивает способность семян поглощать влагу и давать всходы.

Целью изобретения является улучшение условий прорастания семян и функционирования корневой системы вегетирующих культур, размещенных на широких междурядьях 1,4-3,5 м, за счет оптимизации контура увлажнения почв легкого гранулометрического состава, при поверхностной подаче воды на капельном орошении, при установке водоупорного экрана в подпахотный горизонт почвы из биоразлагаемой полимерной пленки.

Поставленная цель достигается таким образом, что на легких по гранулометрическому составу почвах (супеси, пески), не обладающих хорошо выраженными капиллярными свойствами, на широких междурядьях в подпахотном горизонте почвы в проекции под рядами растений устанавливается экологически безопасный водоупорный экран из биоразлагаемой полимерной пленки, за счет чего дополнительно аккумулируется вода, что увеличивает размер контура увлажнения почвы, который охватывает корнеобитаемый слой почвы, включая верхний 10-сантиметровый слой, что создает благоприятные условия для прорастания семян и обеспечения влагой корневой системы растений, размещаемых на широких междурядьях 1,4-3,5 м, что затруднительно, а зачастую невозможно осуществить при внутрипочвенном орошении.

Водоупорный экран располагается ниже распространения значительной части активных корней, сдерживает вертикальную фильтрацию и способствует расширению в горизонтальном направлении контура увлажнения почвы за счет капиллярного и пленочного рассасывания воды.

Актуальность этого вида мелиорации почвы возрастает в случае необходимости размещения сельскохозяйственных растений на широких междурядьях, например 1,4…3,5 м, неглубоком залегании грунтовых вод, необходимости избежать опасности вторичного засоления почв, экономном расходовании водных ресурсов, использования для полива наиболее распространенных в производстве капельниц небольшого дебита.

Способ реализуется следующим образом. После проведения вспашки весной производится укладка полимерной пленки навесным бестраншейным укладчиком полиэтиленовых труб НБУ-ПТЭ. Укладка в почве водоупорного экрана из полимерной пленки ориентируется на проекцию капельной линии, проложенную вдоль оси рядка по поверхности поля. Глубина укладки 40-60 см. Ширина укладываемой пленки - от 0,7 м.

Предлагаемый экологически безопасный водоупорный экран из биоразлагаемой биологически инертной полимерной пленки позволяет обеспечить увеличение контура увлажнения почвы в диаметре более чем 1,5 м, включая ее верхний 10-сантиметровый слой, что способствует дополнительной аккумуляции воды в корнеобитаемом слое почвы, позволяет рационально использовать воду, устраняет необходимость проведения трудоемкого процесса извлечения и утилизации неразрушаемой экологически вредной полимерной пленки.

Экологически безопасный способ увлажнения широких междурядий на почвах легкого гранулометрического состава при капельном орошении, отличающийся тем, что за счет установки водоупорного экрана в подпахотный горизонт почвы из биоразлагаемой полимерной пленки при поверхностной подаче воды увеличивается контур увлажнения, который формируется в корнеобитаемом слое почвы, включая верхний 10-сантиметровый слой, что позволяет оптимизировать контур распространения влаги в корнеобитаемом слое почвы и гарантировать обеспечение влагой как прорастающих семян, так и вегетирующих растений.