Управлять водой

Участившиеся засухи способствуют росту площадей на орошении. В связи с ограниченностью водных ресурсов все более высокие требования предъявляются к расходу воды в соответствии с потребностями растений, к оросительной технике и системам управления поливом.

Экквхард Фрике, Ангела Ридель,
Сельскохозяйственная палата
Нижней Саксонии, ФРГ

На каких культурах орошение оправданно в наибольшей степени? Как выбрать благоприятный момент для полива? Какие системы управления и какую технику выгодно применять? Чтобы орошение было экономически обоснованным и удовлетворяло требованиям водопользования, его необходимо максимально точно привести в соответствие с потребностями культур. Здесь следует не упускать из виду и ранжирование этих культур по экономической целесообразности проведения орошения. Управление орошением подразумевает установление наилучших сроков и норм полива. Для определения наличия влаги в почве и потребности в поливе существуют две возможности: измерить их или рассчитать. В таблице представлены некоторые приборы, позволяющие определить водный режим почвы.

Перечень приборов для определения водного режима почвы

Управлять грамотно

Для измерения влажности почвы рынок предлагает множество приборов различных брендов, уровней оснащенности и качества. Принципы работы этих приборов основываются на определении двух величин.

1. Потенциал (давление) почвенной воды, определяемый в гектопаскалях (гПа = мбар) или в килопаскалях (кПа = гПа/10), показывает, насколько доступна влага для растений. При низких значениях — легкодоступна, при высоких — труднодоступна либо вовсе не доступна. Это распространяется в одинаковой мере на все типы почв, даже если каждому значению на различных типах почв соответствует другой уровень обеспеченности влагой. Полученные в разных точках измерения результаты сопоставимы друг с другом и могут быть использованы в системе управления орошением без дальнейших расчетов.

В зависимости от чувствительности к засухе и фазы развития культуры значения ниже 300 гПа указывают на хорошую влагообеспеченность, а 600 гПа сигнализируют о явном недостатке влаги. Таким образом, начинать орошение следует, когда величина потенциала почвенной воды находится в диапазоне 300-600 гПа.

2. Влажность почвы указывается в процентах объема или миллиметрах (= л/м2). Если необходимо сделать вывод о доступности влаги для растений, следует установить зависимость между влажностью почвы и потенциалом почвенной влаги для каждой точки измерения. Для определения уровня продуктивной влаги (%) — показателя, довольно часто используемого как ориентир в определении обеспеченности водой и в системе управления орошением, необходимо в лабораторных условиях установить или оценить на основании информации о виде почв и содержании в них гумуса предельную полевую влагоемкость и почвенную влажность устойчивого завядания. Проводить полив полевых культур зачастую имеет смысл при влажности почв 35…50%. Альтернативой определению единичных значений может стать оценка изменения уровня влажности почвы за период времени. Благодаря сводкам погоды, представляется возможным сделать заключение в отношении водопроницаемости (поглотительной способности) почв и угрозы засухи. Хорошую репрезентативность определяет выбор точек измерения. Лучше всего замеры делать в нескольких точках орошаемого участка, минимум в двух-трех, затем определить среднее значение. Стоимость установки сенсоров в зависимости от их вида колеблется в диапазоне от 40 до 1000 евро. Затраты труда на установку сенсоров, сбор и анализ данных ограничивают, однако, число повторений замеров.

сенсоры для измерения влажности почвы

  1. Установка полутораметровых полимерных труб для FDR-зондов.
  2. FDR-зонд имеет сенсоры в нескольких точках по всей своей высоте.
  3. Мобильный тензиометр: как только значение достигнет 56 кЛа — пора начинать полив.

Для временного TDR и частотного FDR сенсоров-рефлектометров (Time- and Frequency- Domain-Reflectometry Sensor) предлагаются переносные модификации. Они позволяют делать замеры чаще и в нескольких точках одним единственным прибором. Недостаток заключается в том, что невозможно вести непрерывный сбор данных, что для проведения сравнения абсолютных величин (влажность в %) требуются точные характеристики почвенных условий для каждой из точек измерения, а в открытом поле это зачастую сделать трудно.

В случае со стационарными зондами данные о почвах собираются, напротив, один раз (при их установке). Основной недостаток состоит в том, что при измерении влажности почвы замер делается только в одной точке, и это определяет ограниченность выводов в отношении всего орошаемого участка. Поэтому целесообразно иметь несколько измерительных приборов, что приведет к существенному удорожанию метода.

Модели и программы

Установить влажность почвы и потребность в орошении можно также, воспользовавшись специальными моделями или программами. Расчетные модели, доступные в Интернете, в отличие от метода измерения учитывают значения показателей, свойственные месту возделывания культуры в целом. Стоимость пользования такими моделями очень различается (к сожалению, известных аналогичных российских ресурсов на сегодняшний день в Интернете найти не удалось. — прим. ред).

Больше техники — меньше расходов

В то время как в проводимых нами опытах используются в основном требующие больших затрат труда мобильные оросительные установки, 95% воды, расходуемой в ФРГ для орошения, вносится мощными дож­девателями. Стандартом тут стал полив с применением полимерных труб длиной 400…600 м и диаметром 110… 125 мм.

Мобильные установки отличаются своей подвижностью и могут быть приспособлены к поливу любых культур на полях любой конфигурации. Они также требуют сравнительно небольших инвестиций. Их основные недостатки — высокие затраты энергии и труда при перемещении с одного поля на другое, а также неравномерность распределения воды в ветреную погоду.

При сложившихся климатических условиях (в день, допустим, испаряется до 4 мм влаги) продолжительность цикла орошения в засуху в зависимости от культуры составит 5…8 дней. Труба длиной 500 м на ширину захвата примерно 80 м, «покрывает» около 4 га площади. Из этого складывается нагрузка на одну установку — 25…40 га. Поэтому крупные предприятия используют большое число установок одновременно.

Развитие рынка всевозможных мобильных приложений не могло не привести к созданию программного продукта для организации и управления орошением. RainDancer позволяет отслеживать работу и управлять всеми дождевальными установками независимо от производителя и возраста установок. Все данные сохраняются автоматически таким образом, что в конце сезона можно создать и распечатать отчеты, содержащие необходимые показатели, например отчет о периодах полива и нормах расхода воды. Привлекательность стационарных круговых и линейных установок возрастает с увеличением размеров полей, начиная с 25 га. Их основное преимущество — более равномерное распределение воды, существенно более низкое энергопотребление и низкие — трудозатраты. Равномерность распределения воды по всей ширине работы дождевальных установок (зачастую
на сотни метров) и возможность автоматизации процесса полива гарантируют высокие урожаи.

Мобильные установки отличаются своей подвижностью и могут быть приспособлены к поливу любых культур на полях любой конфигурации. Они также требуют сравнительно небольших инвестиций. Их основные недостатки — высокие затраты энергии и труда при перемещении с одного поля на другое, а также неравномерность распределения воды в ветреную погоду.

При сложившихся климатических условиях (в день, допустим, испаряется до 4 мм влаги) продолжительность цикла орошения в засуху в зависимости от культуры составит 5…8 дней. Труба длиной 500 м на ширину захвата примерно 80 м, «покрывает» около 4 га площади. Из этого складывается нагрузка на одну установку — 25…40 га. Поэтому крупные предприятия используют большое число установок одновременно.

Развитие рынка всевозможных мобильных приложений не могло не привести к созданию программного продукта для организации и управления орошением. RainDancer позволяет отслеживать работу и управлять всеми дождевальными установками независимо от производителя и возраста установок. Все данные сохраняются автоматически таким образом, что в конце сезона можно создать и распечатать отчеты, содержащие необходимые показатели, например отчет о периодах полива и нормах расхода воды. Привлекательность стационарных круговых и линейных установок возрастает с увеличением размеров полей, начиная с 25 га. Их основное преимущество — более равномерное распределение воды, существенно более низкое энергопотребление и низкие трудозатраты. Равномерность распределения воды по всей ширине работы дождевальных установок (зачастую на сотни метров) и возможность автоматизации процесса полива гарантируют высокие урожаи.

 широкозахватная система орошения

1 Круговые дождевальные установки широко применяются на больших площадях. Основной их плюс: они более экономно расходуют воду.

2 Целесообразность применения поливальных машин барабанного типа необходимо просчитывать в каждом отдельном случае.

Фото: landpixel, Fricke (4)

 Барабанная машина дождевального типа

 Комментарий специалистов Биокомплекс к статье по ссылке.