Капельное орошение садов и полей: схемы, SDI и оборудование

Что такое капельное орошение садов и полей?

Капельное орошение садов и полей медленно подаёт воду и удобрения через капельницы, расположенные вдоль полиэтиленовых линий, непосредственно в корневую зону каждого дерева или ряда растений. По сравнению с поливом затоплением, по бороздам или дождеванием оно увлажняет только часть почвы, поэтому меньше воды теряется на испарение, сток и потребление сорняками.

Капельный полив относится к группе локального орошения, или микроорошения, которая также включает микродождеватели и баблеры. Для садов, виноградников и культур, выращиваемых рядами, он стал одной из самых распространённых сельскохозяйственных систем орошения везде, где вода ограничена или дорога, поскольку хорошо сочетается с фертигацией и автоматизацией.

В этом руководстве рассматривается сравнение капельного полива с другими способами орошения, размещение линий для плодовых деревьев и полевых культур, целесообразность подземного капельного орошения и оборудование, необходимое в головном узле системы.

Какие основные типы систем орошения применяются в сельском хозяйстве?

Сельскохозяйственные системы орошения делятся на три основные группы: поверхностный полив (затоплением и по бороздам), дождевание (включая круговые машины и дальнеструйные дождеватели) и локальное орошение (капельный полив и микродождевание). Каждая группа подходит для определённых культур, почв и условий водоснабжения.

Показатели эффективности отражают типичные диапазоны для систем с грамотной эксплуатацией; плохо обслуживаемая система капельного полива может работать хуже качественно организованного поверхностного полива.

Преимущества и недостатки капельного полива по сравнению с другими способами орошения

• Преимущества: высокая эффективность использования воды, точная фертигация, сухая листва и междурядья (меньше заболеваний, проще опрыскивание и уборка урожая), возможность работы на полях неправильной формы и склонах, низкое рабочее давление и простота автоматизации.
• Недостатки: более высокие первоначальные затраты по сравнению с системами поверхностного полива; без качественной фильтрации капельницы могут засоряться; возможны повреждения грызунами и техникой; в засушливых регионах на границе увлажнённой зоны могут накапливаться соли; по сравнению с микродождеванием капельный полив слабо защищает от заморозков.

Как спроектировать капельное орошение сада?

При капельном поливе плодовых деревьев важно увлажнить достаточную часть корневой зоны, а не просто разместить капельницы возле ствола. Взрослым деревьям нужна широкая увлажнённая полоса, а молодым — подача воды рядом с небольшим корневым комом.

Молодые деревья

Для недавно высаженных деревьев обычно достаточно одной поливной линии на ряд с одной или двумя капельницами возле каждого дерева. Некоторые садоводы укладывают вокруг каждого молодого дерева короткую петлю капельной трубки, часто называемую поливочным кольцом, которая равномерно распределяет воду вокруг корневого кома. По мере роста деревьев добавляйте капельницы дальше от ствола или устанавливайте вторую поливную линию.

Взрослые деревья

В садах со взрослыми деревьями распространены следующие схемы:

• Одна поливная линия с часто расположенными встроенными капельницами, например через каждые 50–100 cm, формирующая непрерывную увлажнённую полосу. Распространена в садах яблони, груши и косточковых культур с высокой плотностью посадки, а также на виноградниках.
• Две поливные линии, по одной с каждой стороны ряда деревьев, обычно на расстоянии 0.5–1.5 m от ствола в зависимости от размера кроны. Применяются для крупных деревьев, таких как цитрусовые, авокадо, манго, грецкий орех и миндаль.
• Несколько точечных капельниц на дерево, расположенных вокруг ствола примерно по проекции края кроны. Агроконсультационные службы обычно рекомендуют распределять подачу воды к дереву между тремя или четырьмя капельницами, а не одной.

Практический ориентир для многих проектировщиков — увлажнение примерно от трети до половины площади под кроной, а на песчаных почвах и в жарком сухом климате — большей площади. Поливные трубки для деревьев и короткие отводы из микротрубки («спагетти») позволяют подвести воду от поливной линии к отдельным деревьям, однако в коммерческих масштабах капельную трубку со встроенными капельницами обычно быстрее монтировать и проще обслуживать.

Виноградники и культуры на шпалере

В виноградниках и шпалерных садах поливную линию часто крепят к нижней проволоке шпалеры на высоте 30–60 cm над землёй. Это защищает её от повреждений при скашивании и борьбе с сорняками, облегчает обнаружение утечек и позволяет воде капать вдоль ряда винограда. Шаг встроенных капельниц обычно подбирают под расстояние между кустами или уменьшают, чтобы на лёгких почвах образовывалась сплошная полоса увлажнения. Во многих виноградниках на определённых стадиях роста применяют стратегии дефицитного орошения, поэтому точная и равномерная подача воды и контроллер с мониторингом расхода становятся ещё важнее.

Сколько воды нужно плодовому дереву?

Суточное водопотребление зависит от размера кроны, культуры, климата и сезона. Проектировщики рассчитывают его по эталонной эвапотранспирации (ET), коэффициенту культуры и площади затенения. В жарком сухом климате взрослое дерево с большой кроной в период пикового летнего водопотребления может расходовать от нескольких десятков до значительно более 100 литров в сутки; небольшим деревьям требуется гораздо меньше. Рассчитывайте систему на пиковую потребность, а в прохладные недели сокращайте продолжительность полива с помощью контроллера. Порядок расчёта приведён в нашем руководстве по проектированию капельного орошения.

Как капельное орошение используется для полевых культур?

Капельное орошение полей широко применяется при выращивании овощей, бахчевых, ягодных культур, хлопчатника, сахарного тростника, кукурузы на семена и других высокорентабельных культур или культур, выращиваемых при ограниченном водоснабжении. Типичная полевая система орошения включает:

• Капельную ленту, уложенную на поверхность гряды или неглубоко под ней на один или несколько сезонов, часто под мульчирующей плёнкой.
• Капельную трубку с более толстыми стенками для многолетних культур или случаев, когда линии собирают и используют повторно.
• Плоскосворачиваемый рукав или распределительные трубопроводы из PVC/PE вдоль разворотной полосы, с отдельным клапаном для каждого блока.

Выбор между лентой и трубкой в основном зависит от продолжительности выращивания культуры, толщины стенки и бюджета; подробности см. в статье «Капельная лента и капельная трубка: сравнение». Небольшим овощеводческим хозяйствам лучше начать с нашего руководства по капельному орошению овощей и небольших ферм.

Когда целесообразно подземное капельное орошение?

При внутрипочвенном капельном орошении (SDI) капельную ленту или трубку размещают ниже поверхности почвы, обычно на глубине примерно от 15 до 60 cm в зависимости от культуры, почвы и способа её обработки. Агроконсультационная служба Университета штата Колорадо описывает SDI как высокоэффективную систему низкого давления и указывает, что при надлежащем обслуживании обычный срок её службы составляет около 12–15 лет.

Система внутрипочвенного капельного орошения подходит для:

• Многолетних культур или культур рядового посева в севообороте, при выращивании которых линии могут оставаться на месте много лет, например люцерны, кукурузы, хлопчатника и некоторых овощных севооборотов.
• Садов и виноградников, где производители стремятся сохранять поверхность почвы сухой для борьбы с сорняками и проезда техники.
• Засушливых ветреных регионов с высоким испарением с поверхности почвы.

Основные риски — проникновение корней в капельницы, повреждения грызунами и засорение, которое трудно заметить до появления у растений признаков стресса. Необходимы качественная фильтрация, регулярная промывка, химическая обработка, если этого требует качество воды, и воздушно-вакуумные клапаны. Внутрипочвенное орошение не рекомендуется там, где широко распространены роющие грызуны и невозможно контролировать их численность.

От чего зависит стоимость внутрипочвенного капельного орошения?

Стоимость внутрипочвенного капельного орошения на гектар выше, чем поверхностного, из-за необходимости в оборудовании для укладки, трубках с более толстыми стенками, промывочных коллекторах и более тщательной фильтрации. Основные факторы стоимости — размер и форма поля, расстояние между поливными линиями и толщина их стенок, качество воды, определяющее требования к фильтрации и обработке, требования к насосному оборудованию и уровень автоматизации. На крупных полях правильной формы затраты на гектар обычно ниже.

Какое оросительное оборудование необходимо в головном узле системы?

Головной узел, который также называют узлом управления, подготавливает воду перед подачей в сеть. Для садов и полей типичная последовательность оборудования следующая:

1. Источник воды и насос: скважина, канал, водохранилище или пруд с электрическим насосом, насосом на солнечной энергии или насосом с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Для полей без подключения к электросети подойдёт система орошения с мотопомпой и внесением удобрений под управлением IoT; см. также системы орошения на солнечной энергии.
2. Защита от обратного потока, необходимая во всех случаях, когда в воду вводят удобрения или химические препараты.
3. Первичная фильтрация: песчаные фильтры для поверхностной воды с водорослями и органическими примесями или гидроциклоны для скважинной воды с песком. Для воды из прудов и каналов часто выбирают систему песчаной фильтрации с обратной промывкой.
4. Внесение удобрений: инжектор Вентури, пропорциональный инжектор или дозирующий узел. Прицепная мобильная установка для полива и внесения удобрений может обслуживать несколько разрозненных участков.
5. Вторичная фильтрация: дисковые или сетчатые фильтры, обычно около 120–150 mesh для капельной трубки и часто с более тонкой фильтрацией для тонкостенной ленты, в зависимости от рекомендаций производителя капельниц.
6. Управляющие клапаны, регулятор давления, расходомер и контроллер.

Фильтрация — главный фактор, определяющий срок службы капельной системы. В нашем руководстве по фильтрам для орошения объясняется, как подобрать тип фильтра под источник воды. Для настройки графика полива см. материал об умных контроллерах орошения; для опытного блока достаточно простого таймера или контроллера микроорошения, а на крупных блоках полезны мониторинг расхода и дистанционные уведомления об авариях.

Контрольный список монтажа капельного орошения в садах и на полях

1. Перед выбором фильтров и капельниц проверьте качество воды: EC, pH, содержание железа, марганца и взвешенных веществ, жёсткость.
2. Составьте план поля с высотными отметками; разделите его на блоки, каждый из которых будет равномерно орошаться при доступном расходе воды.
3. Подберите тип поливной линии, расход и шаг капельниц с учётом гранулометрического состава почвы и корнеобитаемого слоя.
4. На склонах и длинных участках используйте капельную трубку с компенсацией давления.
5. Установите воздушно-вакуумные клапаны в верхних точках, а промывочные клапаны или коллекторы — на концах поливных линий.
6. Промойте магистральные и распределительные трубопроводы и поливные линии перед подключением капельниц, а затем повторно после монтажа.
7. Измерьте расход и давление в начале и конце нескольких поливных линий, чтобы проверить равномерность подачи воды.
8. Установите регламент обслуживания: очистка фильтров, промывка линий и, при необходимости, обработка кислотой или хлором.

Закупка оборудования и комплектующих для сельскохозяйственного орошения

Капельные трубки и капельницы — расходные материалы, а головной узел, включающий насосы, фильтры, оборудование для фертигации и управления, — долгосрочная инвестиция. Mars Vertical Farm производит фильтрационные, фертигационные и насосные установки в Шанхае с управлением качеством по ISO 9001 и предоставляет коммерческие предложения в USD на условиях EXW, FOB Шанхай или CIF. Ознакомьтесь с ассортиментом оборудования для орошения и фертигации или отправьте нам план поля, анализ воды и план выращивания культур, чтобы получить предложение по головному узлу.

Источники

• Агроконсультационная служба Университета штата Колорадо: «Внутрипочвенное капельное орошение (SDI)», информационный бюллетень 4.716
• Агроконсультационная служба Университета штата Оклахома: системы капельного орошения