Спосіб поливу

Изобретение относится к сельскому хозяйству и применяется при орошении черноземных почв для сокращения расходов воды при поливе, а также сохранения плодородия почвы и повышения урожайности различных сельскохозяйственных культур . Известен способ полива по глубоким тупым бороздам с наполнением и последующим впитыванием, без сброса воды, который рекомендуется при малых уклонах (0,002') и по глубоким бороздам со средним уклоном (от 0,002' до 0,004'), где подача воды прекращается раньше, чем она дойдет до конца борозды, а также при помощи искусственного дождевания агрегатами ДДА-100 МА и др. (Режим орошения и техника полива овощных культур: Рекомендации. - М.: Россельхозиздат, 1985. - С.19 - 39). Недостатком данных способов орошения является то, что вблизи выводной борозды зачастую имеет место переувлажнение почвы, а у противоположного края наблюдается недостаточное увлажнение и, кроме того, совершенно не учитывается степень уплотнения почвы, следствием чего является низкая эффективность таких поливов. Ближайшим аналогом предложенному по технической сущности и достигаемому результату является "Способ полива" (А.с. СССР №904597, кл. A01C25/02). Сущность данного способа заключается в том, что полив осуществляют на отдельных участках переменными нормами, причем ночью выдают увлажнительную, а днем - освежительную норму на участок, примыкающий к политому ночью, с последующим чередованием участков. В известном способе применяют увлажнительную и освежительную нормы, которые вносят все сразу, а почва не в состоянии усвоить всю увлажнительную норму полива в силу изменяющейся плотности сложения в процессе вегетации. Это зачастую приводит к смыву верхнего наиболее плодородного слоя почвы, скоплению влаги в микропонижениях и западинах, инфильтрации ее в грунтовые воды, в результате чего имеет место подъем их уровня, загрязнение биогенными элементами и развитие процессов засоления, осолонцевания, слитизации, оглеения и других негативных явлений. Техническая задача: обеспечение равномерного бесстокового увлажнения почвы и полного поглощения вносимой нормы полива, находящейся в зависимости от типа и плотности сложения почвы. Поставленная задача решается за счет того, что согласно известному способу полива, включающему использование переменных норм воды, согласно изобретению полив осуществляют за несколько (не менее 2 - 4 - х) тактов, через 2 - 3 дня, а величину бесстоковой поливной нормы определяют с учетом типа и плотности почвы, фиксируя полное поглощение влаги в период каждого такта полива. Таким образом, разработанный способ полива полностью исключает поступление избыточного количества влаги в почву, способствует равномерному увлажнению ее, не допускает затопления корней выращиваемых растений, задерживает элементы питания в верхних горизонтах, предупреждает смыв почвы, особенно на склоновых участках, увеличивает микробиологические процессы в ней, а также способствует уменьшению потерь элементов питания с фильтрационным потоком в грунтовые и дренажные воды, что в конечном итоге предупреждает ее деградацию. Применение вышеуказанного способа полива различных сельскохозяйственных растений не описано в литературных источниках и поэтому данное изобретение соответствуе т критерию "существенные отличия". Сущность разработанного способа полива основана на использовании возможностей почвенного тела при естественной плотности (на момент полива) воспринимать только лишь определенное количество воды и проводить ее от слоя к слою, тем самым обеспечивая необходимой влагой культурные сельскохозяйственные растения в оптимальном количестве. Разработанный нами способ полива осуществляется таким образом, что рассчитанная поливная норма (по общепринятым рекомендациям, например "Рекомендации по режиму орошения сельскохозяйственных культур с учетом микробиологического состояния почв Украины". - К.: Наук. думка, 1985. - С.6 и др.) дается в почву не за один прием, а за несколько тактов (2 - 4 и более). При этом первая часть поступившей воды от рассчитанной нормы (в зависимости от уплотнения) в почву постепенно увлажняет поверхностный слой и, рассасываясь в стороны, увеличивает проводимость всего почвенного тела. Дробное добавление последующих частей воды от бесстоковой нормы будет более интенсивно и равномерно распределяться по горизонтам, формируя зону оптимального увлажнения. Следует отметить, что до настоящего времени определение поливной нормы (по общепринятым методикам) осуществлялось без учета уплотнения почвенного тела в различные периоды вегетационного периода и, особенно, величины впитывающей способности почвы. Нами установлено, что в течение вегетационного периода в значительной степени изменяется не только величина плотности сложения, но и наименьшая влагоемкость почв. При изменении объемной массы даже от 1,1г/см 3 до 1,4г/см 3 величина наименьшей влагоемкости почв уменьшается с 30,0 до 26,4% (12 - 16%), что в конечном счете отражается и на величине поливной нормы. Разработанный способ полива черноземных почв небольшими чередующимися тактами (через 2 - 3 дня), который учитывает в определенные периоды вегетации данную объемную массу и наименьшую влагоемкость, создает оптимальные условия для развития различных почвенных процессов (водновоздушный режим и др.) и выращивания сельскохозяйственных культур. Ниже в табл.1 и 2 приведены экспериментальные данные по изучению физических и водно-физических свойств чернозема типичного мощного средне- и тяжелосуглинистого в зависимости от определенной объемной массы и наименьшей влагоемкости. Из приведенных данных видно, что при изменении объемной массы изучаемых почв от 1,00 до 1,60г/см 3 наименьшая влагоемкость изменяется от 21,0 до 25,0%. При этом рассчитанная поливная норма (по общепринятым методам) для данных почв колеблется в пределах от 525м 3/га до 706м 3/га. Нами установлено, что при данных нормах полива (особенно при повышении объемной массы) образующиеся лужи и стоковые потоки вызывают разрушение макро- и микроструктуры почвы, появление почвенной корки, снижение водопроницаемости и др. Проведенные исследования показали, что бесстоковая поливная норма в значительной степени отличается от расчетной поливной нормы и колеблется в очень широких пределах от 50 до 770м 3/га (табл.1. 2). Характерно, что и водопроницаемость этих почв заметно изменяется от 0,3 до 12,7мм/мин. Определенная нами бесстоковая поливная норма (по методу Ф.Г. Абрамова "Определение водопроницаемости почвы при дождевании" // Почвоведение. - 1954. - №11. - С.71 - 80) соответствует скорости впитывания воды в почву (при определенной плотности), т.е. в процессе полива (дождевания) не происходит образования луж или стоковых потоков, которые разрушают почву. Таким образом, зная расчетную норму полива можно перейти к бесстоковой поливной норме, используя определенные коэффициенты пересчета. Для этого необходимо расчетную норму полива разделить на коэффициенты пересчета и, таким образом, мы найдем необходимую нам бесстоковую поливную норму, т.е. это то количество воды, которое может поглотить данная почва за определенное время (происходит равномерное увлажнение почвенного тела). Пример. В полевом опыте (опытное хозяйство "Мерефа" Харьковского района Харьковской области) на орошаемых землях (чернозем типичный мощный среднегумусный тяжелосуглинистый) испытывали влияние различных поливных норм на физико-химические, водно-физические и химические свойства почвогрунтов, а также урожай сельскохозяйственных культур. Орошение проводили с помощью дождевальной установки (ДКШ-64 "Волжанка"). В полевых условиях установили объемную массу почвы, которая для 70см слоя равна в среднем 1,30г/см 3. При этом наименьшая влагоемкость для данной почвы равна 27,6%, а фактическая влажность расчетного слоя почвы перед поливом, согласно установленным расчетам, равна 70% от наименьшей влагоемкости, т.е. 19,3%. Определение поливной нормы проводили по общепринятой формуле где m - поливная норма, м/га; a - объемная масса почвы, т/м 3; h - расчетный слой почвы, м; Bнв - наименьшая влагоемкость, в процентах массы сухой почвы; Bф - фактическая влажность расчетного слоя почвы перед поливом, в процентах массы сухой почвы, Таким образом, поливная расчетная норма давалась, согласно данного расчета, 755м 3/га. Дальнейший полив растений на данных почвах расчетными поливными нормами будет приводить к постепенному их уплотнению и деградации. На той же почве на протяжении длительного времени (3 - х лет) полив производили из расчета бесстоковой поливной нормы, что не привело к увеличению плотности и деградации почвенного тела. В полевых условиях бесстоковую поливную норму определяли на однородной почвенной разности (по механическому составу, стр уктурному состоянию, рельефу и др.) на площадках по 10м 2. На каждой площадке устанавливались дождемерные банки из расчета - 1 дождемерная банка ставилась на 1м 2 площади. Дождевание на площадках длилось до тех пор, пока на поверхности почвы, где были расставлены дождевальные банки, не появлялись маленькие лужицы (диаметром 2 - 3см). После этого дождевание считалось законченным и измерялся слой воды в миллиметрах в каждой дождевальной установке. Затем производили определение интенсивности полива путем деления средней величины этого слоя (в мм) на продолжительность полива (в минутах). Таким образом, постоянно учитывая способность почвы впитывать определенное количество воды при заданной плотности определялась бесстоковая поливная норма. При средней плотности для 70-сантиметрового слоя, равной 1,15г/см 3, количество воды подавалось из расчета бесстоковой поливной нормы, равной 400м 3/га. Следует отметить, что полив, из расчета бесстоковой поливной нормы, где учитывается впитывающая способность почв при определенной плотности не приводит к деградации почв (не происходит постепенного уплотнения, заиления, слитизации, уменьшения водопроницаемости, смыва тонкодисперсных и коллоидных частиц, разрушение структуры и др.). Полив из расчета бесстоковой поливной нормы необходимо проводить небольшими тактами (через 2 - 3 дня), что буде т способствовать равномерному и постепенному впитыванию всей влаги в почву. Необходимо отметить, что на исследуемом нами участке постоянно давалась расчетная поливная норма (755м 3/га) при средней плотности почв, равной 1,30г/см 3. Чтобы предотвратить дальнейшее повышение плотности и деградации данных почв, необходимо производить полив растений исходя не из расчетной поливной нормы, а из расчета бесстоковой поливной нормы, которая для данного варианта будет равна 755м 3/га (расчетная поливная норма) : 3,02 (коэффициент пересчета) = 250м 3/га. Таким образом, полив на данном участке необходимо проводить из расчета бесстоковой поливной нормы, равной 250м 3/га, т.е. в 3 раза меньшей нормой, чем принято согласно известной методике. В табл.3 и 4 приведены результаты полевых испытаний заявленного способа при поливе бесстоковой поливной нормой в сравнении с известным (прототип). Физико-химические, физические, химические и другие данные, приведенные в таблицах 3 и 4, свидетельствуют о том, что разработанный способ полива с учетом бесстоковой поливной нормы является весьма эффективным. Это подтверждается тем, что в черноземных почвах, где производился полив с учетом бесстоковой поливной нормы, количество водопрочных агрегатов увеличивается до 45 - 50% (против 30 - 35% - в прототипе), уменьшается объемная масса до 1,05 - 1,21г/см 3 (против 1,20 - 1,35г/см 3 - прототип), увеличивается водопроницаемость с 0,5 - 0,8мм/мин до 1,0 - 1,4мм/мин, уменьшается фактор дисперсности с 15,6 - 16,0 (прототип) до 6,9 - 8,0, а также увеличивается активность кальция с 5,8 - 9,8мг-экв/л до 8,0 - 12,0мгэкв/л. Из приведенных данных видно, что при разработанном способе полива происходит улучшение соотношения катионов в сторону увеличения содержания ионов кальция и повышения его активности, а следовательно, и значительного влияния его на химические, физические и физико-химические свойства почв. Из данных, приведенных в табл.3 и 4 видно, что применение предлагаемого способа приводит к повышению урожайности сельскохозяйственных культур (кук уруза молочно-восковой спелости) на 10,0 10,5%. В табл.5 приведены показатели смыва почвы и фильтрация элементов питания в грунтовые и дренажные воды заявляемого способа с сопоставлении с известным (прототип). Из приведенных данных видно, что при поливе разработанным способом смыв почвы заметно уменьшается с 20,6 - 24,8т/га/год до 5,6 - 8,0т/га/год и, кроме того, в результате подачи повышенных расчетных норм воды (согласно прототипу) и деградации почвенного тела (слитизация и др.) элементы питания профильтровываются в нижележащие горизонты. Применение предлагаемого способа позволит помимо улучшения химических, физических, воднофизических и агрохимических свойств орошаемых почв расширить объемы мелиоративных работ, уменьшить непроизводительные потери поливных вод, а также повысить урожай различных сельскохозяйственных культур.