Краткий ответ
Основные типы орошения — поверхностное орошение (по бороздам, чекам и полосам), дождевание (импульсные дождеватели, стационарные системы, круговые машины и дальнеструйные дождеватели), микроорошение (капельное, микродождевание, микрораспыление и баблерный полив) и подпочвенное капельное орошение. Типичная эффективность использования поливной воды возрастает примерно с 40–70% для поверхностных систем до 65–90% для дождевателей и круговых машин и до 85–95% для капельного орошения, поэтому последнее преобладает в теплицах, овощеводстве и плодовых садах.
Каковы основные типы орошения?
Основные типы орошения — поверхностное орошение (по бороздам, чекам и полосам), дождевание (от импульсных дождевателей до круговых машин и дальнеструйных дождевателей), микроорошение (капельное, микродождевание, микрораспыление и баблерный полив), а также системы подачи воды снизу, включая подпочвенное капельное орошение и нижний полив в теплицах. Выбор каждого типа орошения предполагает компромисс между затратами на монтаж, эффективностью использования воды, трудозатратами и точностью подачи воды в корневую зону.
В этом руководстве каждый тип рассматривается с точки зрения растениевода: принцип работы, типичные давление и расход, компоненты, преимущества и недостатки, а также подходящие культуры и масштабы хозяйств. Варианты для приусадебных участков, например сочащиеся шланги, кратко описаны в конце, чтобы вы могли понять, как они соотносятся с системами для сельхозпроизводства.
Краткое сравнение разных типов орошения
Самый быстрый способ выбрать между разными типами орошения — сопоставить эффективность использования поливной воды, рабочее давление и стоимость на гектар. Приведённые ниже показатели эффективности — типичные диапазоны из материалов университетских консультационных служб и рекомендаций USDA NRCS; фактические результаты сильно зависят от проектирования и эксплуатации.
| Тип | Типичное давление | Типичная эффективность использования поливной воды | Относительные капитальные затраты | Оптимальное применение |
|---|---|---|---|---|
| Поверхностное (по бороздам, чекам, полосам) | Самотёк, очень низкое | Около 40–70% (выше при планировке земли и импульсной подаче воды) | Низкие затраты на оборудование, высокие — на подготовку земли | Рис, зерновые, хлопчатник, пастбища на ровных участках |
| Переносимые вручную и стационарные дождеватели | Около 2–4 bar (30–60 psi) | Около 65–80% | Средняя | Овощи, питомники, пастбища, защита от заморозков |
| Круговые и фронтальные дождевальные машины | Около 0.7–3 bar (10–45 psi) с форсунками низкого давления | Около 75–90% | Средние в расчёте на гектар на больших полях | Кукуруза, соя, люцерна, картофель на больших полях |
| Передвижной дальнеструйный дождеватель | Около 4–7 bar (60–100 psi) | Около 55–75% | От низких до средних, высокие энергозатраты | Пастбища, кормовые культуры, поля неправильной формы |
| Микродождеватели и микрораспылители | Около 1–2.5 bar (15–35 psi) | Около 80–90% | От средней до высокой | Плодовые сады, цитрусовые, питомники, теплицы |
| Поверхностный капельный полив | Около 0.5–2 bar (8–30 psi) | Около 85–95% | От средней до высокой | Овощи, ягодные культуры, виноград, теплицы |
| Подземный капельный полив (SDI) | Около 0.7–2 bar (10–30 psi) | Около 90–95% | Высокие, длительный срок службы | Пропашные культуры, люцерна, высокодоходные многолетние культуры |
| Нижний полив в теплицах (прилив-отлив) | Низкое, столы заполняются насосом | Очень высокая, вода рециркулирует | Высокая плотность | Горшечные растения, рассада, питомники |
Что такое поверхностное орошение?
При поверхностном орошении вода движется по полю под действием силы тяжести: по бороздам между рядами, в выровненные чеки или по наклонным полосам. Это самый старый и до сих пор наиболее распространённый в мире тип орошения, поскольку при подаче воды по каналу или канаве он требует мало оборудования и энергии.
- Полив по бороздам направляет воду по небольшим канавкам вдоль рядов растений; часто вода поступает через сифонные трубки или поливные трубопроводы с регулируемыми водовыпусками.
- Полив по чекам затапливает выровненные участки, окружённые валиками, и является стандартным методом для заливного риса и некоторых плодовых садов.
- Полив по полосам направляет слой воды по длинным полосам с небольшим уклоном; он широко применяется на пастбищах и посевах люцерны.
Недостатки — неравномерное увлажнение от верхней до нижней части поля, поверхностный сток, просачивание воды в глубокие слои и большие трудозатраты. Лазерная планировка земли, клапаны импульсной подачи и сбор сбросной воды для повторного использования могут значительно повысить эффективность, однако на песчаных почвах или холмистых участках напорные системы обычно работают лучше.
Что такое дождевание и как оно работает?
При дождевании, также называемом верхним поливом или поливом распылением, вода насосом подаётся по трубам и выбрасывается через форсунки в воздух, после чего падает на растения подобно дождю. Этот способ подходит для неровных участков и большинства почв; его также можно использовать для защиты от заморозков, охлаждения и внесения удобрений или химических препаратов, если это разрешено инструкциями на их этикетках.
Из каких компонентов состоит система дождевального орошения?
Состав системы дождевания схож для небольших и крупных хозяйств. Типовая схема включает:
- Источник воды и насос для дождевания, подобранные с учётом расхода одной зоны и давления, необходимого на самом удалённом дождевателе. Рекомендации по подбору приведены в нашем руководстве по насосам для орошения.
- Фильтр, обычно сетчатый для дождевателей; если тот же насос питает и капельное орошение, требуется более тонкая фильтрация.
- Магистральный и распределительные трубопроводы из труб PVC или PE, с клапанами или гидрантами для каждой зоны.
- Поливные трубопроводы и стояки, которые поднимают дождеватель над растительным покровом.
- Дождевальные головки и форсунки для орошения, подобранные по расходу, радиусу действия и размеру капель.
- Средства управления: клапаны, регуляторы давления, манометры и таймер или контроллер.
Детали систем дождевания, такие как стояки, соединительные муфты, форсунки и регуляторы давления, со временем изнашиваются, поэтому большинство хозяйств держит их в запасе.
Импульсные, латунные и дальнеструйные дождеватели
Импульсные дождеватели вращаются за счёт подпружиненного рычага, который ударяет по струе воды, создавая характерное тиканье и равномерно орошая широкий круг. Сельскохозяйственные дождеватели этого типа обычно работают при давлении около 2–4 bar (30–60 psi), обеспечивая радиус орошения примерно 10–20 m (35–65 ft). Латунный импульсный дождеватель лучше противостоит износу и ультрафиолету, чем пластиковый, и широко применяется для орошения полей и пастбищ на трубопроводах, переносимых вручную.
Дальнеструйные дождеватели оснащены одним крупным соплом, которое под высоким давлением выбрасывает воду примерно на 30–60 m (100–200 ft). Дальнеструйный дождеватель на передвижной барабанной установке со шлангом подходит для пастбищ, кормовых культур и полей неправильной формы, но потребляет больше энергии и сильнее подвержен влиянию ветра, чем дождеватели низкого давления.
Дождевальные машины кругового и фронтального действия
Дождевальная машина кругового действия представляет собой линию пролётов на колёсных опорах, которая вращается вокруг неподвижной точки и несёт опускные шланги с форсунками низкого давления, расположенными близко к растениям. Машины фронтального действия перемещаются по прямой через прямоугольные поля. Это наиболее распространённые дождевальные машины для крупных хозяйств в Северной Америке, поскольку одна машина может орошать десятки гектаров при небольших трудозатратах. Стоимость системы кругового дождевания зависит от длины, количества опор и водоснабжения; типичные диапазоны цен приведены в нашем руководстве по стоимости систем орошения.
Преимущества и недостатки дождевания
- Преимущества: подходит для склонов и лёгких почв, орошает всю поверхность, пригодно для культур с густым стоянием, таких как травы, люцерна и листовые овощи, а также может обеспечивать защиту от заморозков и охлаждение растений.
- Недостатки: потери на испарение и снос ветром, увлажнение листвы, способное повышать риск заболеваний, более высокое давление насоса по сравнению с капельным орошением и неравномерное орошение при неверном давлении или расстоянии между дождевателями.
Что такое микроорошение?
Микроорошение — это любая система с низким давлением и малым расходом, которая подаёт воду непосредственно к отдельным растениям через капельницы, микродождеватели, микрораспылители или баблеры. USDA NRCS объединяет эти методы в одну группу, поскольку все они предусматривают фильтрацию, регулирование давления и частые поливы небольшими нормами.
Капельное орошение
При капельном орошении вода поступает по каплям в корневую зону через капельную ленту, капельную трубку или отдельные капельницы, обычно с расходом около 0.5–8 L/h (0.13–2 gph) на капельницу. Это наиболее водоэффективный способ для культур рядовой посадки, теплиц и плодовых садов, который хорошо сочетается с фертигацией. В нашем руководстве по системам капельного орошения рассмотрены компоненты и схемы, а материал «Капельная лента или капельная трубка» поможет выбрать поливную линию.
Орошение микродождевателями и микрораспылителями
Микродождеватель имеет небольшой вращающийся дефлектор, а микрораспылитель — неподвижный дефлектор, формирующий заданную схему распыления. Типичный расход составляет около 20–200 L/h (5–50 gph), а диаметр орошения — примерно 2–10 m. Микродождевание увлажняет большую площадь почвы, чем капельное орошение, поэтому подходит для цитрусовых и других древесных культур с широкой корневой зоной, песчаных почв и садов, которым необходима защита от заморозков. Микродождеватели также применяются в питомниках и теплицах.
Туманообразующий распылитель создаёт очень мелкие капли для теплиц, используемых при размножении растений, и для охлаждения. Туманообразование служит прежде всего для регулирования влажности воздуха и охлаждения, а не для обеспечения растений водой.
Полив баблерами
При поливе баблерами небольшая лунка вокруг дерева или кустарника затапливается с расходом выше, чем при капельном орошении, часто около 50–250 L/h (примерно 0.2–1 gpm). Баблер подходит для молодых деревьев, озеленительных посадок и почв, на которых вода должна ненадолго задержаться на поверхности, чтобы впитаться. Баблеры требуют менее тонкой фильтрации, чем капельницы, но должны использоваться вместе с поливной лункой, иначе вода стекает.
Подпочвенное капельное орошение и виды полива в теплицах
При подпочвенном капельном орошении (SDI) капельную ленту или трубку укладывают на глубине около 20–45 cm (8–18 in), благодаря чему поверхность остаётся сухой, прорастает меньше сорняков и по полю может передвигаться техника. Первоначальные затраты высоки, но при правильной фильтрации, промывке и защите от проникновения корней система служит долго. Схемы SDI приведены в материале «Капельное орошение садов и полей».
В теплицах применяют несколько специализированных видов орошения:
- Капельное орошение и капельницы-колышки для субстратов, горшков, матов и голландских вёдер (Dutch bucket).
- Подвесные поливные штанги, перемещающиеся над столами с рассадой и кассетами.
- Подвесные линии дождевания и туманообразования для размножения растений и охлаждения.
- Система прилив-отлив (нижний полив), при которой столы или полы затапливаются, а затем осушаются с повторным использованием питательного раствора. В нашем руководстве по столам затопления системы прилив-отлив рассмотрена конструкция столов, а передвижные приливные рассадные столы служат одним из примеров этого подхода.
Подробное пошаговое описание проектирования тепличной системы приведено в руководстве по системам орошения теплиц.
Капельное орошение или дождевание: когда имеет смысл переходить с дождевателей на капельную систему?
Переход с дождевания на капельное орошение целесообразен при ограниченных или дорогих водных ресурсах, проблемах с заболеваниями листвы либо при выращивании культур рядами или отдельными растениями. Переоборудование обычно несложно, поскольку капельное орошение работает при более низком давлении, чем дождевание.
- Нанесите зоны на план и измерьте доступный расход и давление у источника воды.
- Установите фильтр и регулятор давления в каждой переоборудуемой зоне либо центральный головной узел с дисковым фильтром и системой фертигации.
- Замените поливные трубопроводы дождевания капельной трубкой или лентой либо установите на стояк дождевателя коллектор с несколькими выходами для капельного полива небольших участков.
- При необходимости пересмотрите разделение на зоны, чтобы расход капельного орошения каждой зоны соответствовал диапазону эффективной работы насоса.
- Перепрограммируйте продолжительность полива: капельное орошение обычно требует более длительных и частых циклов при значительно меньшем расходе на гектар.
Многие хозяйства сохраняют обе системы: капельное орошение — для ежедневного водоснабжения растений и фертигации, а дождеватели или микродождеватели — для прорастания семян, охлаждения или защиты от заморозков.
Сочащиеся шланги для сада и капельное орошение
Сочащийся шланг — это пористый шланг, через стенки которого вода просачивается по всей длине; в капельной системе используются капельницы с заданным расходом. Сочащиеся шланги для сада недороги и легко укладываются на овощной грядке, но на длинных линиях подача воды неравномерна, зависит от давления, а сам шланг разрушается на солнце за несколько сезонов.
При сравнении системы капельного орошения и сочащегося шланга капельное орошение выигрывает по равномерности, длине линий, компенсации давления и возможности внесения удобрений. Изделия, продаваемые как капельные сочащиеся шланги, обычно представляют собой обычный пористый шланг, а для участков крупнее домашнего огорода профессиональным выбором будет капельная трубка с фильтром и регулятором давления.
Как выбрать подходящий тип орошения для вашего хозяйства
Выбирайте тип орошения с учётом культуры, формы поля, почвы, водоснабжения и трудовых ресурсов, затем сравнивайте затраты за весь срок службы, а не только закупочную цену. Используйте следующие критерии при запросе коммерческих предложений на сельскохозяйственное оросительное оборудование:
- Культура и схема посадки: для рядовых посадок и отдельных растений предпочтительно капельное орошение; для густых посевов, таких как пастбищные травы и люцерна, — дождеватели или машины кругового действия.
- Размер и форма поля: машины кругового действия подходят для крупных квадратных полей; капельное орошение и стационарные системы дождевания — для небольших участков или участков неправильной формы.
- Источник воды: расход в m³/h (gpm), давление и качество воды, определяющее необходимую фильтрацию.
- Почва: песчаным почвам нужны частые поливы небольшими нормами; на тяжёлых глинистых почвах интенсивность дождевания ограничивают, чтобы избежать поверхностного стока.
- Энергия: дождевальные системы низкого давления и капельное орошение сокращают затраты на перекачку воды; при отсутствии электросети рассмотрите насосы на солнечной энергии.
- Автоматизация и фертигация: капельные системы и системы микроорошения легко интегрируются с контроллерами и оборудованием для внесения удобрений.
Для большинства теплиц, высокорентабельных овощных культур, ягодников и плодовых садов микроорошение является эффективным базовым выбором, а дождевание остаётся действенным решением для полевых культур на больших площадях и пастбищ.
Следующие шаги
Mars Vertical Farm производит головные узлы орошения, автоматические дисковые фильтры и установки фертигации, совместимые с капельными, микродождевальными и тепличными системами. Ознакомьтесь с ассортиментом оборудования для орошения и фертигации или сообщите нам культуру, площадь и источник воды, и наши инженеры предложат подходящую систему с индивидуальным подбором параметров и ценами напрямую с завода.
