Подземное орошение и его преимущество

ТЕГИ:

Тимоти Кулонг (Timothy Cootong), Ph. D (кандидат сельскохозяйственных наук), доцент,

Департамент садоводства Университета Кентукки, США

Перевод-Владимир Набок

 

Сравнение агротехнологических и экономических преимуществ внутрипочвенной и поверхностной системы капельного орошения.

Капельное орошене (КО) - прекрасный способ не только сэкономить воду, удобрения и СЗР, но и подавить рост сорняков. Капельное орошение распространено на 7% обрабатываемых земель в США и применяется преимущественно на высокорентабельных культурах,таких как ягоды или овощи. Посредством КО легко управлять системой питания растений, при этом вода и питание не поставляются в междурядья, что ограничивает рост сорняков. Если совместно с капельным поливом применяется пленка и предпосадочная фумигация почвы, проблему сорняков непосредственно в прикорневой зоне растений можно считать решенной. Сорняки в междурядьях легко контролируются прямым опрыскиванием послевсходовыми гербицидами. В засушливых регионах при комбинировании пленки и капельного орошения можно обойтись без гербицидов вообще.

Фото 1. Подземное орошение и его преимущество

Приоритеты СЗР

Капельное орошение - идеальный способ для инсектицидных и фунгицидных обработок. Препараты этих типов быстро достигают нужного места - прикорневой зоны растений. Однако применение гербицидов может не оказать должного действия из-за небольшого количества влаги, используемой при КО. Кроме того, поскольку КО разработано для частых поливов небольшими дозами, почва около растений бывает увлажнена довольно часто, что сводит на нет эффективность от внесения довсходовых гербицидов. Фишер (Fisher) и др. отмечают, что применение микроспринклеров существенно улучшает химический контроль сорняков по сравнению с КО, особенно на виноградниках и в фруктовых садах.

Но иногда гербициды целесообразно применять при КО: эффективность этого метода тем выше, чем точнее расположение капельниц по отношению к тем или иным органам растений. Один из самых точных методов подачи воды при КО - это вну-трипочвенное КО, когда вода поставляется непосредственно в корневую зону растений.

Внутрипочвенное орошение

Этот вид КО применяется в разных формах уже более ста лет. В современном исполнении элементы системы вну-трипочвенного КО (ВКО) принципиально ничем не отличаются от наземной системы. Однако толщина стенок ленты увеличилась с 0,8-1 до 1,5 мм, а внутренние ходы эмиттеров представляют собой лабиринт, препятствующий проникновению в него корней растений. Недостаток ВКО состоит в том, что испорченный в ходе эксплуатации эмиттер остается таким на протяжении длительного времени. Продолжительность пребывания трубки в почве может быть разной. Так, например, в районе Больших равнин есть поля, где система ВКО находится в земле по 10-20 лет и функционирует при этом без существенных повреждений.

Глубина укладки трубок зависит от вида культур, для овощей это 15-25 см, для зерновых культур - до 50 см. Глубокое залегание препятствует случайному повреждению трубок во время обработки почвы и уменьшает негативное воздействие на них грызунов.

Фото 2. Засоренность посевов тыквы в зависимости от применного вида системы капельного орошения. В обоих случаях применен довсходовый гербицид на основе д.в. галосульфурон-метил

Засоренность посевов тыквы в зависимости от применного вида системы капельного орошения. В обоих случаях применен довсходовый гербицид на основе д.в. галосульфурон-метил

Паритет систем

Масштабные исследования, направленные на сравнение двух главнейших экономических характеристик разных капельных систем орошения - урожайности и расхода воды, проведены на более чем 40 культурах и не показали преимущества ни поверхностной (ПКО), ни внутри-почвенной (ВКО) системы орошения. Наверняка удалось выяснить лишь то, что на движение воды вверх, к корням, существенно влияют свойства почвы. На урожайность и расход воды влияет также расписание поливов. Чтобы установить четкие зависимости такого влияния, необходимы дальнейшие исследования.

В 2012 г. Центр садоводства Университета Кентукки провел исследования по выращиванию тыквы сорта Тейбл Квин на двух режимах орошения - ПКО и ВКО с заглублением трубки в почву на 15 см. Тип почвы - илистый суглинок, при опытах выдерживалось умеренное увлажнение. Контроль орошения проводился автоматически, на основе данных, полученных из тензиометров, размещенных на глубине 15 см, на расстоянии 20 см от растений и в 15 см от трубки.

Таблица 1. Сравнение расхода воды и продолжительности полива при ПКО и ВКО

В таких условиях система ПКО потребила примерно на 19% меньше воды, чем ВКО (табл. 1). Интересно, что в обоих случаях число поливов и их средняя продолжительность существенно варьировались при начальном всасывающем давлении почвы на уровне -40 кПа, но были приблизительно одинаковы при давлении -60 кПа. Похожие результаты были получены при исследовании видов капельного полива на томатах и перце. Поливы при ВКО на показателях от -40 до -10 кПа проводились сравнительно нечасто и в течение более продолжительного времени. При варианте поливов с параметрами от -60 до -10 кПа система ПКО потребляла меньше воды.

Стимуляция корневой системы

Один из основных недостатков ВКО заключается в том, что система не смачивает поверхность почвы, а это не совсем хорошо для культур, высеянных в землю прямым способом. Для доувлажнения верхнего слоя почвы дополнительно применяют микроспринклеры.

В то же время система ВКО стимулирует корни растений, заставляя их прорастать глубже в поисках воды. Так, Фен (Phene) отмечает более развитую и плотную корневую систему сахарной кукурузы на глубине 30 см (трубка размещена на глубине 45 см) и ниже, если сравнивать с корнями растений на ПКО. У болгарского перца, который имеет поверхностную корневую систему, применение ВКО при размещении трубки на глубине 20 см привело к улучшенному развитию корней на глубине 10 см и ниже. Очевидно, что хорошо развитая корневая система повышает засухоустойчивость растения на тот случай, если произойдут внештатные ситуации с поливами.

В засушливых климатических условиях применение ВКО ведет к уменьшению роста сорняков на протяжении вегетационного сезона. Это устойчиво наблюдается при выращивании самых разных культур, включая хлопок, кукурузу, томаты и фисташки. Например, при выращивании фисташек в Иране при ВКО сорной растительности было вчетверо меньше, чем при применении ПКО. Преимущество от ВКО в контексте контроля сорняков уменьшается пропорционально количеству сезонных осадков.

Фото 3. Подземное орошение и его преимущество

Фото 4. Подземное орошение и его преимущество

Таблица 2. Сравнение способов капельного орошения

Когда поливать и как долго

Эффективное управление капельным орошением (такое, которое позволяет достичь одинакового результата при меньших затратах ресурсов) подразумевает получение ответов на вопросы, когда нужно поливать и как долго. Важное замечание: корректно установленная и обслуживаемая система КО намного эффективнее по сравнению с любой системой спринклерного орошения. Такой вывод делает Дасберг (Dasberg) в своем труде «Капельное орошение» (1999 г.).

Но даже на капельном орошении растения потребляют много воды, в среднем расход составляет более 20 тысяч галлонов на акр (190 куб. м / га. - Ред.) в условиях вегетационного сезона в центральном регионе штата Кентукки. Плохо управляемая система КО снижает урожайность и затрачивает воды больше, чем реально нужно. Следует помнить, что уже через 5 часов после начала орошения влага от эмиттера проникает на глубину до 45 см - эффективной глубины корневой зоны многих овощных культур. Задержка с отключением полива в нужный момент означает потерю ключевых преимуществ КО - экономии ресурсов и сдерживания роста сорняков.

Хорошо настроенная система КО - это та, которая включается и отключается в точно определенное время. Время и продолжительность поливов обычно определяются по погоде или по влажности почвы.

Фото 5. Подземное орошение и его преимущество

Когда эвапотранспирация не работает

Один из способов определить потребность во влаге, опираясь на погодные показатели, - отслеживать показатель эвапотранспирации (Еt),то есть суммарного количества влаги, испаренной растениями и почвой. Зная количество выпавших осадков, легко определить количество доступной для растений влаги в почве. Метод отслеживания Еt включает в себя определение нескольких показателей, как-то: температура воздуха, показатель солнечной радиации, относительная влажность, направление и сила ветра, коэффициент водо-потребления конкретного вида растений в конкретную фазу его развития. Применение этого метода очень эффективно на больших площадях и на культурах, которые равномерно укрывают землю (это, например, люцерна).

В то же время нельзя положиться полностью только лишь на коэффициент Еt. Так, например, выращивание растений под пленкой или изменение величины междурядий могут вносить существенные изменения в теоретически рассчитанную величину Еt. Более того, испарение влаги разными сортами одних и тех же видов овощей в некоторые периоды вегетации могут различаться весьма значительно. И наконец, во многих регионах США (как и в Украине - Ред.) фермеры не имеют доступа к достоверным локальным погодным данным. А ведь программы контроля орошения могут составить эффективное расписание, лишь опираясь на точные погодные данные.

Можно определить потребность растений во влаге по органолептической оценке состояния почвы. Самый простой способ - это ощупать пробу почвы. Несмотря на кажущуюся примитивность метода, опытные аграрии по таким данным строят весьма эффективные расписания поливов. Более точный метод определения влажности почвы - это с помощью тензиометра или любого другого датчика влажности почвы. Датчик постоянно отслеживает влажность почвы и реагирует на пороговые ее величины.

Но измерение влажности почвы еще не приводит к точным поливам. В программу, активирующую полив, должны быть заложены пороговые величины между насыщенностью и нехваткой влаги, зависящие от типа почвы и выращиваемой культуры.

Таким образом, наиболее точное представление о необходимости начала или окончания полива дает смешанная модель, определяющая потребность растений во влаге. И исследования применения системы КО, ведущиеся на протяжении уже 40 лет, это подтверждают.

При хорошем контроле орошения появляется возможность частого автоматического включения / выключения поливов небольшими порциями воды. При таком подходе влажность почвы поддерживается практически на одном уровне. На некоторых почвах частый полив небольшими дозами влаги позволяет уменьшить затраты воды при сохранении урожайности. Он оказывается гораздо эффективнее, чем нечастые поливы, но с большими водозатратами.

Де Паскаль (De Pascale) сообщает, что простые системы контроля полива проигрывают по эффективности более сложным: при применении датчиков контроля почвы на 40-50% и при применении значений Et на 60-70%. Таким образом, относительную эффективность КО можно повысить суммарно на 100-130% по сравнению с фиксированным графиком поливов.

Заключение

Главнейшее достоинство капельного орошения - это экономия воды и других применяемых с ней ресурсов. Такой вид орошения заслуживает всяческого внимания в контексте контроля сорняков. Технологии уменьшения влажности почвы в разумных пределах при спринклерном орошении приводят лишь к сдерживанию развития сорняков. Рост же сорняков при подаче воды точно в корневую зону растений подавляется естественным образом, особенно в случае применения системы вну-трипочвенного орошения (ВПО), хотя установка таковой и обойдется дороже, чем поверхностная система. Вопреки мнению о нецелесообразности монтирования ВПО на овощах, на Среднем Западе США эта система находит широкое применение и при выращивании зерновых, особенно кукурузы. Развитие технологии ВПО позволило организовать правильное расписание поливов. Комбинация данных о суммарном испарении влаги и о влажности почвенного слоя более чем в два раза повышает эффективность от системы КО по сравнению с организацией поливов просто по плану.