Понятие о влажности и запасов влаги
Влажность — показатель содержания воды в физических телах или средах.
| Влажность зависит от природы вещества, а в твёрдых телах, кроме того, от степени измельчённости или пористости. Содержание химически связанной, так называемой конституционной воды, например гидроокисей, выделяющейся только при химическом разложении, а также воды кристаллогидратной не входит в понятие влажности.Полевой влажностью почвы называют содержание в ней воды в данный момент. Влажность почвы непрерывно изменяется вследствии передвижения влаги по профилю и ее испарения из почвы. Этой величиной пользуются для вычисления запаса влаги в том или ином горизонте почвы и для вычисления коэффициента пересчета с влажной почвы на сухую. Существует понятие влажность завядания – это влажность, при которой растения проявляют признаки устойчивого завядания, т.е. такого завядания, когда его признаки не исчезают даже после помещения растения в благориятные условия. Численно влажность завядания равна примерно 1,5 максимальной гигроскопичности. Эту величину называют также коэффициентом завядания. Содержание воды в почве, соответствующее влажности завядания, является нижним пределом доступной для растений влаги. Влажность завядания определяется как свойствами почв, так и характером растений. В глинистых почвах она всегда выше чем в песчаных.
Водудерживающая способность и влагоемкость почвы
Водоудерживающая способность – это способность почвы удерживать содержащуюся в ней воду от стекания под влиянием силы тяжести. Количественной характеристикой водоудерживающей способности почвы является ее влагоемкость. Влагоемкость почвы – способность поглощать и удерживать определенное количество воды. В зависимости от сил, удерживающих воду в почве, и условий ее удержания выделяют несколько видов влагемкости.
Наименьшей влагоемкостью называют максимальное количество капиллярно-подвешенной влаги, которое может удержать почва после стекания избытка влаги при глубоком залегании грунтовых вод. Этому термину соответствуют термины полевая влагоемкость, общая влагоемкость. Наименьшая влагоемкость является очень важной гидрологической характеристикой почвы. С ней связано понятие о дефиците влаги (разность между наименьшей влагоемкостью и фактической влажностью почвы), по ней расчитываются поливные нормы.
Каппилярной влагоемкостью называют максимальное количество капиллярно-подпертой воды, которое может удерживться в слое почвы.
Полная влагоемкость (водовместимость) – это максимальное количество воды, которое удерживается в почве в состоянии полного насыщения при заполнении всех пор водой. Величина ее в объемных процентах совпадает с пористостью почвы. Несовпадение этих величин свидетельствует о наличии защемленного воздуха в почве.
ЗАПАСЫ ВЛАГИ В ПОЧВЕ, абсолютное количество влаги, содержащееся в определенном слое почвы.
Выражается в м3/га или в мм водного слоя. Рассчитывается по формуле: ЗВм3/га = (dj .о^ .Н,) + (d2 .dV2 .H2) + ... + (dn .dVn . Нп). где d! — весовая влажность, %, dV, — плотность, г/см3; Н, мощность первого слоя почвы, см; d2 • dV2 .H2 — аналогичные показатели 2-го слоя и т. д. Для пересчета запасов воды необходимо ввести коэффициент 0,1, т.к. запас воды в 1мм водного слоя равен запасу в 10 м3 воды на 1 га.
Общие запасы влаги в почве подразделяют на продуктивные и непродуктивные, доступные и недоступные. Продуктивная влага—часть запасов влаги в почве, при поглощении которой растения не только поддерживают свою жизнедеятельность, но и синтезируют органических вещество. Нижний предел продуктивной влаги — влажность почвенная устойчивого завядания растений (ВЗ). Она же является верхним пределом непродуктивной влаги — часть запасов влаги в почве, которая не может быть использована растениями для поддержания физиологически процессов, направленных на создание органических вещества. Суммарное количество продуктивной, или доступной растениям, влаги в толще почвогрунта составляет полезный запас воды (ПЗВ) в почве. Чтобы рассчитать полезный запас влаги, нужно вычислить общий запас влаги (ОЗВ) и запас труднодоступной влаги (ЗТВ). Последний вычисляют так же, как общий ее запас, но вместо полевой влажности по тем же слоям почвы берут влажность устойчивого завядания растений: ЗТВ, м3/га = (Вз -dV, . Н,) + (В32 . dV2 . Н2) + ... + (B3n . dVn . Н ). Разность между ОЗВ и ЗТВ представляет количество полезного запаса влаги в почве (ПЗВ = ОЗВ — ЗТВ). Оптимальный запас продуктивной влаги в метровом слое почвы в период вегетации должен быть в пределах от 100 до 200 мм, а в пахотном — от 20 до 50мм. Доступная, или усвояемая, влага — часть запасов влаги в почве, которая может быть поглощена растениями как в процессе их нормальной жизнедеятельности, так и во время их увядания. Нижний предел содержания доступной влаги ниже нижнего предела продуктивной влаги. Недоступная влага — часть запасов влаги в почве, которая не может быть поглощена растениями, даже в процессе их увядания. Наибольшее количество недоступной влаги в почве называют ее "мертвым" запасом. Соотношение объемов доступной и недоступной части запасов влаги в почве зависит от вида растений и условий их произрастания. При орошении виноградников и виноградных школок необходимо определять общие запасы влаги в почве, а также их недоступную и непродуктивную части. При возделывании винограда без орошения дефицит влаги может привести к снижению ее запасов ниже уровня продуктивной, а в присутствии — к замедлению жизнедеятельности, затяжному прохождению фаз вегетации и, в конечном счете, к невызреванию ягод, их низкой сахаристости.
Полив напуском по полосам
Для орошения узкорядных культур, а именно зерновых колосовых, однолетних и многолетних трав применяют полив напуском по полосам. Однако его можно использовать и для полива других культур в сочетании с нарезкой борозд. При поливе напуском по полосам вода движется по поверхности, покрывая ее слоем 2...3 см. Для направления движения воды полосу с двух сторон ограничивают валиками или открытыми канавами. Различают два вида полива напуском по полосам: напуск из горизонтальных канав (с боковым пуском воды) и напуск с головным впуском воды на поливную полосу.
Особенности полива по полосам: более высокая производительность по сравнению с бороздами, несколько более равномерное (сравнительно) увлажнение, поскольку увлажняется вся поверхность поля, но имеют место потери на испарение со всей поверхности, нарушается аэрация (воздухообмен), ухудшается деятельность полезных микроорганизмов. Полив по полосам имеет те же недостатки, что и полив по бороздам.
Напуск из горизонтальных канав обычно применяют в предгорных районах при орошении зерновых, трав, плодовых культур и винограда, где уклоны достигают 0,02...0,03 и более. Горизонтальные канавы нарезают каналокопателями КЗУ-0,3 или КОР-500 глубиной 0,35...0,4 м почти по горизонталям местности с уклоном 0,0005...0,001 на расстоянии 20...30 м и не более 50 м одна от другой. Для полива плодовых культур и винограда горизонтальные канавы нарезают вдоль рядов с низовой стороны так, чтобы канава могла служить не только для полива, но и для перехвата и использования весенних талых и ливневых вод.
Напуск из горизонтальных канав применяют на тяжелых суглинистых почвах и неспланированных или слабосиланированных площадях, так как в предгорных районах почвы не всегда хорошо развиты и часто на небольшой глубине подстилаются галечником. Поэтому при неспокойном микрорельефе горизонтальные канавы обычно имеют большие изгибы. При больших неровностях местности канавы нарезают по командным точкам, то есть бугровым потяжинам. В таких случаях полив проводят свободным напуском. Длина полос напуска из горизонтальных канав в зависимости от микрорельефа колеблется от 100 до 300 м и более.
Все поле между временными оросителями разбивают валами на полосы. Полосы нарезают вдоль склона, продольный уклон изменяется от 0,02 до 0,0005, лучше 0,01…0,001. Поперечного уклона быть не должно. Длина полос — 50…300 м, чаще— 100…150 м. Ширина полос — 10…12 м при ровной поверхности и 4…8 — при неровной. Кроме того, ширина полос должна быть кратной ширине захвата сеялки. Высота валов — 15…20 см. В полосу подается струя воды в 3…6 л/с. Вода движется слоем 5…8 см и постепенно впитывается. Если поступление воды несколько превышает ее впитывание, то, когда вода пройдет 2/3…3L длины полосы, подачу ее уменьшают или прекращают. Следовательно, полив проводят движущейся водой. Производительность труда поливальщика в смену — в среднем 2 га.
Полив затоплением риса.
При поливе затоплением вода напускается слоем 5…25 см и более на горизонтальные площадки (чеки), ограниченные со всех сторон валиками. Площадь чека зависит в основном от рельефа участка, водопроницаемости почв, поливной нормы и составляет 0,1…50 га и более. При длительном затоплении почвы слоем воды структура ее разрушается, уменьшаются скважность и аэрация, окислительные процессы прекращаются и т. д. При длительном затоплении питательные вещества вместе с фильтрующимися водами вымываются вглубь и переходят в неусвояемую форму, уровень грунтовых вод поднимается, что нередко приводит к вторичному засолению почв. Чем больше слой воды и длительнее затопление, тем больше проявляются отрицательные последствия полива затоплением. Культурные растения, кроме риса, вначале страдают, а затем вымокают и гибнут от недостатка воздуха и питания.
Кратковременное затопление (до 2…3 суток) хорошо переносят кукуруза, люцерна, озимая и яровая пшеница, ячмень, овес, сорго и другие культуры. При кратковременном затоплении и высокой агротехнике их возделывания получают высокие урожаи.
Преимущества полива затоплением: высокая производительность труда на поливе (поливной ток до 2,5 м3/с), круглосуточный полив, возможность полной механизации всех сельскохозяйственных работ и полная автоматизация поливов.
Условия применения полива затоплением. Полив затоплением применяют преимущественно для орошения риса; промывки засоленных почв, борьбы с филлоксерой и лиманного орошения, реже для орошения кукурузы, люцерны и зерновых культур.
Для полива риса выбирают малоуклонные участки со слабоводопроницаемыми почвами и близким залеганием грунтовых вод. В этом случае получаются наименьшие оросительные нормы для риса при поливе его непрерывным затоплением. Возможность тщательной планировки почв; открываемая применением лазерных устройств, расширяет условия и делает более перспективным полив затоплением.
Для орошения трав, кукурузы и зерновых полив затоплением применяют в малонаселенных районах, на безуклонных и малоуклонных участках, со слабо- и средневодопроницаемыми почвами, с глубоким залеганием пресных грунтовых вод. В этом случае при хорошей планировке, удельном расходе воды в чек 50…100 л/с на 1 га и при сбросе воды из чеков поливные нормы составляют около 1200…1600 м3/га, а на неспланированных крупных чеках при поливе без сброса — 3 000 м3/га и более.
Подготовка животноводческих стоков для орошения
Используемые при орошении пастбищ животноводческие стоки подготавливают путем разделения на фракции, шестисуточного карантинирования и дегельминтизации. При возникновении заразных болезней использовать стоки для полива пастбищ запрещается. Подготовленные животноводческие стоки должны отвечать следующим требованиям: 1. Влажность стоков для комплексов крупного рогатого скота - не менее 95%, свиноводческих - не менее 98%. 2. Величина твердых и длинноволокнистых включений - не более 10 мм, а при применении дождевальных машин с гидроприводом не более 2,5 мм. 3. Концентрацию общего азота в стоках периодически, не реже 1 раза в месяц, определяет агрохимическая служба. Она не должна превышать следующих показателей: 3.1. Для многолетних злаковых трав первого года, люцерны, клевера красного, смеси однолетних трав без бобовых - 1000 мг/л. 3.2. Для многолетних злаковых трав второго и последующих лет пользования - 1500 мг/л. 2.3. Орошение пастбищ с использованием животноводческих стоков осуществляют поверхностным способом, дождеванием с применением коротко-, средне- и дальнеструйных машин и аппаратов, а также мобильным транспортом. 2.4. Норма внесения животноводческих стоков зависит от содержания в них азота, влагоудерживающей способности почвы, местных гидрогеологических и других условий с учетом продуктивности травостоя пастбищ и определяется расчетным путем.
Поверхностные водные источники
Основными источниками орошения, обводнения пастбищ и водоснабжения городов, поселков и животноводческих ферм являются реки, озера и крупные водохранилища.
Часть вековых (несрабатываемых) запасов воды в замкнутых непроточных пресных озерах может быть использована для хозяйственных целей за счет понижения среднего уровня. Помимо поверхностных вод, основным источником сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения являются подземные воды.
Подземные воды
Подземные воды используют для питьевого и технического водоснабжения, водопоя скота, орошения земель, а также для получения ценного химического сырья и тепловой энергии. За счет подземных вод сельские потребности используют до 90-95 % всей расходуемой воды.
При использовании подземных вод не надо строить водохранилище, обводнительные каналы и сложные водоочистные сооружения, так как эти воды не содержат примесей, а скважины для забора подземных вод могут быть заложены вблизи объекта водоснабжения: завода, поселка, животноводческой фермы и непосредственно на территории орошаемого участка, причем вода может быть получена в необходимом количестве и высокого качества.
В основе происхождения подземных вод лежат осадки и частично конденсация водяных паров: туман, роса, дождь, снег и др. Благодаря инфильтрации осадков и конденсации водяных паров вода проникает в поры почвы и подстилающие грунты. Подземные воды, заполняя поры горных пород, образуют водоносные пласты. Пласты породы, перекрывающие водоносный пласт, называются кровлей подземных вод.
По характеру водоносных пластов в гидрогеологическом отношении различают подземные грунтовые воды и подземные водотоки.
Подземные грунтовые воды образуются в рыхлых обломочных или зернистых породах водоносного пласта, обладающих более или менее постоянной водопроницаемостью. Эти воды подчиняются законом фильтрации.
Подземные водотоки образуются в сплошных горных породах (трещинах, провалах, пещерах в виде сплошного жидкого тела подобно поверхностным водотокам.
Грунтовый бассейн образуется в том случае, когда подземные воды находятся в мелких порах породы не в виде грунтового потока, а в виде подземного водоема, содержащего в порах запас неподвижной воды, пополняемый различными путями: осадками, фильтрационными водами горных пород и т.д. Как и водоносный пласт, грунтовый бассейн подстилается водоупорным слоем. Грунтовые бассейны залегают на различной глубине от поверхности. В период выпадения осадков или таяния ледников вода, профильтровавшаяся через обломочные отложения горных и других пород, проникает в пласты пористых грунтов, которые залегают на чашеобразном водоупоре. В последние годы обнаружены бассейны пресной воды в районе Алма – Аты.
Полив по бороздам
Полив по бороздам – наиболее совершенный способ самотечного поверхностного полива. По воздействию на почву и растение, созданию водного, воздушного и питательного режимов он применим не только в овощеводстве, но и в полеводстве.
Бороздование поверхности позволяет применять полив практически на всех почвах, рельефах и уклонах местности при небольших объемах планировочных работ. Поливные борозды нарезают одновременно с посевом или пропашкой междурядий с/х культур, то есть нарезка борозд хорошо увязывается с технологией посева и ухода за культурами.
Для нарезки поливных борозд применяют тракторные культиваторы, оборудованные лапами – бороздорезами.
При поливе по бороздам, учитывают почвенные условия, рельеф и уклоны местности, ширину междурядий или расстояние между бороздами.
В зависимости от механического состава и окультуренности почвы, и в частности от глубины пахотного слоя, а также назначения полива (стимулирующие, вегетационные, влагозарядковые) борозды могут отличаться по сечению, а следовательно, и объему заполнения.
Полив по затоплениям
Затоплением поливают кукурузу, люцерну, озимую и яровую пшеницу, ячмень, овес, сорго и другие. Эти культуры выносят кратковременное затопление слоем воды.
При поливе затоплением вода поступает в так называемые чеки площадью от 4 до 50 га и более. Чеки в рисовых хозяйствах имеют обычно горизонтальную поверхность. Для обычных полевых культур они могут иметь уклон 0,0005…0,001. Вода поступившая в чек, заполняет его слоем от 10 до 25 см, часть воды в чеке впитывается, а излишнюю воду при поливе полевых и кормовых культур сбрасывают. При периодическом затоплении воду подают в чек через 7-8 дней. При постоянном затоплении, например при культуре риса слой воды 10-15 см поддерживают от всходов или от кущения до начала восковой спелости. При поливе затоплением обычных овощных и полевых культур внутри чеков нарезают глубокие борозды или полосы, то есть применяют смешанный способ полива.
Для равномерного покрытия чека водой и создания нужной глубины затопления чек должен иметь хорошо спланированную поверхность. Большой перепад в отметках чеков приводит к неравномерности их затопления, застою воды и солей и как следствие к вымоканию посевов не только обычных полевых культур, но и риса. Поэтому перепад в отметках чеков в поливной карте не должен быть более 0,2…0,3м
Особенно хорошая выравненность поверхности чеков должна быть под полевыми культурами, так как застой воды в микропонижениях может не только снизить полноту всходов, но и привести к вымоканию посевов.
Полив обычных полевых культур затоплением проводят сосредоточенным и повышенным расходом воды. После затопления чека полива всю излишнюю воду во избежание гибели растений отводят в водосбросной канал, а оттуда в картовый сброс. В начальный период роста и развития с/х культур особенно опасно длительное затопление, поэтому допустимая длительность стояния воды в чеке даже при слое 0,12..0,15 м в этот период не должна превышать 0,25..0,5 сут. В период полного роста растений допустимая длительность затопления не более 1 сут.
По данным А.Н. Костякова допустимая продолжительность затопления с/х культур в период вегетации не должна превышать для овощных 0,2..0,25 сут, для зерновых 0,2..0,5, для пастбищ 0,7..0,8, для сенокосов 1,0..1,5 сут.
Понятие о сточных водах и их отчитчке
Сточными называют воды канализационной сети городов и сельских населенных пунктов. Это фекальные и хозяйственные воды, сброс воды из бань, прачечных, сток уличных талых и дождевых вод, сброс вод с фабрик, предприятий общественного питания, животноводческих ферм.
Степень загрязнения сточных вод городов зависит от характера производства, вида перерабатываемого сырья на фабриках и заводах, а также технологического процесса промышленных предприятий. Сточные воды содержат органические вещества, микроорганизмы, растительные и животные остатки и др.
В санитарном отношении бытовые сточные воды опасны: в 1 л их содержится от 7 до 200 яиц гельминтов и большое количество патогенных бактерий. Поэтому сточные воды следует обязательно удалять за пределы населенных пунктов и обезвреживать.
В сточных водах содержится много органических соединений. При сборе их в реки под воздействием микрофлоры и фауны они подвергаются интенсивному окислению, вследствие чего происходит обеднение речной воды кислородом, а в результате гибель рыбы.
В связи с развитием новых отраслей промышленности, новых технологических процессов промышленные сточные воды иногда содержат трудноудалимые загрязнители, для очистки которых требуются дополнительные мероприятия. Хорошим приемом очистки бытовых и промышленных сточных вод являются земледельческие поля орошения (ЗПО) – водохозяйственные объекты, оборудованные для непрерывного приема определенного количества сточных вод в течение всего года с целью их очистки или доочистки и использования для орошения. Просачиваясь через слой почвы при поливе, они очищаются от бактерий и освобождаются от большинства растворенных химических соединений.
Химический и механический состав сточных вод в городах неодинаков, изменяется он и в течение года в зависимости от погодных условий. Так, весной в период снеготаяния и при выпадении дождей талые и ливневые воды, попадая в канализационную сеть сильно разбавляют сточные бытовые воды, при этом содержание азота в них понижается в 4..5 раз; в засушливые периоды года концентрация азота, калия и фосфора увеличивается.
При очистке сточных вод на биологических станциях в отстойниках происходит осаждение твердых веществ, в результате чего образуется осадок, который составляет 0,25..1 % объема стоков сточных вод. Осадок содержит большое количество азота и фосфора и может использоваться как удобрение.
Однако, несмотря на высокую удобрительную ценность осадка сточных вод, основная часть питательных веществ содержится в осветленных сточных водах. Поэтому использование осветленных сточных вод для орошения является наиболее эффективным мероприятием.
Органические вещества в осадке сточных вод являются опасными в санитарном отношении, поэтому их подвергают разложению, то есть полной минерализации с помощью микроорганизмов.
По степени пригодности для орошения промышленные сточные воды в зависимости от химического состава, почвенных, климатических и гидрогеологических условий делятся на следующие группы:
- хозяйственно – бытовые, воды текстильной и тяжелой промышленности. Они имеют низкую минерализацию, слабокислую или слабощелочную реакцию, хлоридно – сульфитный или бикарбонатно – сульфатный состав. Соотношение натрия и кальция благоприятное – не более 1:2. сода отсутствует. Эти воды могут быть использованы для орошения с/х культур во всех почвенно – климатических зонах страны без какой – либо подготовки;
- сточные воды пищевой промышленности: крахмальных, сахарных, дрожжевых, консервных заводов и мясокомбинатов. Эти воды сравнительно благоприятны по составу, но имеют повышенное содержание органического взвешенного осадка. Минерализация их достигает 2..3 г/л, реакция слабокислая. Состав бикарбонатно – сульфатный. Сода в них отсутствует. Содержание осадка колеблется от 5 до 50 г/л. Эти воды можно использовать для орошения с/х культур на дерново – подзолистых, серых лесных, каштановых и черноземных почвах. При использовании этих вод для орошения из них удаляют осадок, а затем разбавляют речной или прудовой водой;
- сточные воды текстильной промышленности: хлопчатобумажного и отбельно – красильного производства. Эти воды имеют не высокую минерализацию ( до 2 г/л); реакция щелочная. Состав карбонатно – сульфатный. В воде содержится много соды. Органические вещества в воде почти отсутствуют. Для орошения эти воды пригодны после предварительной подготовки, необходимо провести максимальное удаление соды. Наиболее целесообразно использовать их для орошения на дерново – подзолистых, серых лесных почвах и осушенных торфяниках.
- сточные воды химической и калийно – фармацевтической промышленности, воды заводов синтетического волокна и каучука. Эти воды имеют повышенную минерализацию (3..5 г/л). Кислую или щелочную реакцию. Состав сульфатно – хлоридный. В воде содержится большое количество органических взвешенных веществ искусственного происхождения. Для орошения они пригодны только после предварительной подготовки – нейтрализации, разбавления до минерализации 1..2 г/л и снижения содержания натрия и органических веществ.
Сточные воды городской канализационной сети чаще всего являются смешанными, состоящими из хозяйственно – бытовых и промышленных. Очистку сточных вод крупных городов и промышленных центров проводят на мощных очистных станциях аэрации. Промышленные сточные воды проходят предварительную обработку внутри цехов предприятий, где удаляются из воды взвеси различных токсических веществ, которые могут отрицательно повлиять на биологические процессы очистки сточных вод.
В смешанных городских и поселковых сточных водах могут содержаться токсичные для растений вещества, поэтому путем обработки на очистных станциях вредные вещества удаляют. Загрязненность ими сточных вод не должна превышать допустимых норм. Каждый вид сточных вод очищают по определенной технологии. Смешанные сточные воды в настоящее время обычно подвергают комплексной очистке, то есть механической и биологической.
При механической очистке воды пропускают через решетки, жироловки и первичные отстойники. С помощью решеток задерживаются крупные взвешенные в воде и плавающие предметы (бумага, тряпки и др.) Задержанные решетками крупные отбросы измельчают дробилками и спускают в поток очищенных от крупных частиц вод. С помощью песколовок задерживаются крупные минеральные частицы, главным образом песок, который транспортируется на песковые площадки для обезвреживания.
Содержащиеся в сточной воде жировые вещества задерживаются при прохождении через жироловки. Протекая через первичные отстойники, сточная вода освобождается от взвешенных веществ. После предварительной очистке сточных вод их направляют на последующую очистку, например на биологическую. В первичном отстойнике может быть проведена и окончательная очистка сточных вод, если степень очистки будет достаточной для орошения полей или выпуска в реку.
Механически осветленные сточные воды далее подвергают биологической очистке в естественных или искусственных условиях.
К естественным методам очистки относятся биологические пруды, поля фильтрации и поля орошения.
В настоящее время на полях орошения по санитарно – гигиеническим условиям разрешено поливать следующие культуры: технические, зерновые. Кормовые, однолетние и многолетние травы; Овощные употребляемые в пищу после термической обработки, плодово – ягодные и декоративные насаждения; любые культуры при внутрипочвенном орошении.
Полив осветленными сточными водами благодаря их удобрительным свойствам дает более высокие урожаи с/х культур по сравнению с поливом из естественных водных источников.
Поля орошения сточными водами должны быть хорошо выровнены. На таких полях качество бороздного полива будет высокое. На полях же с сильно выраженным микрорельефом при поливе наблюдается неравномерное увлажнение, на пониженных местах – переувлажнение, на повышенных – недостаточное увлажнение.
В настоящее время в ряде научных учреждений применяют внутрипочвенный полив сточными водами, наилучший в эпидемиологическом отношении, но пока очень дорогой в исполнении.
Промывка засоленных почв
На сильнозасоленных орошаемых землях удаление избытка солей из корнеобитаемого слоя почвы достигается промывкой ее водой. При промывке вода проходит через слои почвы, растворяет соли и вымывает их в грунтовые воды. На фоне дренажа процесс промывки почвы и ее рассоления проходит с наибольшей эффективностью.
Промывку проводят на почвах, содержащих в метровом слое более 0,02-0,03% хлора по массе. К началу посева с/х культур содержание ионов хлора не должно превышать0,01% по массе.
Промывку почвы без дренажа проводят, когда грунтовые воды залегают достаточно глубоко, при наличии хорошего их естественного оттока за пределы орошаемой территории и при залегании ниже 1,5-2 м от поверхности хорошо водопроницаемых грунтов (галечник и др.) При залегании минерализованных грунтовых вод, не имеющих естественного оттока, на глубине менее 2-3 м от поверхности необходим дренаж.
Промывку почвы обычно проводят в осенний период, когда грунтовые воды стоят довольно глубоко. Перед промывкой поле должно быть спланировано, вспахано и забороновано, тогда просачивание поливной воды вглубь почвы будет проходить медленнее и равномернее. Для промывки поле делят на делянки – чеки площадью до 0,25 га. Промывку почвы проводят обычно в два периода.
В первый период при поливе происходит увлажнение корнеобитаемого слоя до наименьшей влагоемкости, при этом соли, находящиеся в почве, переходят в раствор.
Второй полив проводят через 4-5 дней после первого. Во второй период происходит дальнейшее растворение солей в почве и вытеснение их из промываемого слоя почвы в грунтовые воды. Этот раствор солей вместе с грунтовыми водами поступает в дренажную сеть и отводится за пределы орошаемой территории.
Промывными поливами хорошо рассоляются солончаковые почвы, характеризующиеся высоким содержанием в почвенном растворе водорастворимых солей при малом содержании натрия в составе почвенного поглощающего комплекса почвы. Растворимые соли солончаковых почв представлены хлоридами и карбонатами.
Солонцовые почвы, в которых натрий находится в основном в поглощенном состоянии коллоидной частью почвы, нуждаются в химических мелиорациях, имеющих целью вытеснить натрий и заменить его кальцием. Это достигается внесением в почву гипса. Гипсование солонцов проводят в том случае, когда в почве содержится натрия более 10% общей емкости поглощения. При гипсовании почвы образуется сернокислый натрий, который хорошо растворим в воде и удаляется последующей промывкой почвы или орошением. Очень важно, чтобы реакция вытеснения натрия кальцием проходила в условиях хорошего увлажнения почвы при нисходящих токах почвенной воды.
Дозы внесения гипса определяют по содержанию поглощенности натрия и практически они изменяются от 3 до 14-20 т/га. При больших нормах внесения гипса 15-20 т/га его вносят долями в течение 2-3 лет. Промывные поливы после гипсования почв проводят так же, как и промывки солончаковых почв. Аналогично рассчитывают и промывные нормы.
После химизации и промывки солонцов в целях улучшения физических свойств почвы и ее окультуривания проводят глубокую вспашку, вносят органические удобрения, высевают культуры с мощной корневой системой. Особое значение при этом имеют мероприятия по восстановлению комковатой структуры почвы ( посев люцерны и других многолетних трав.
Регулярное и одноразовое орошение
По характеру и срокам применения орошение может быть нерегулярным и регулярным. К нерегулярному, то есть одноразовому орошению относятся различные виды влагозарядковых поливов, в том числе и лиманное орошение. Как влагозарядковое, так и лиманное орошение применяют один раз в сезон: для создания запасов влаги в 1,5-2 метровом слое почвы. Влагозарядковое орошение проводят обычно осенью, лиманное – рано весной, когда стекают талые воды. Создание запасов влаги в почве в осенний или ранневесенний период под озимые культуры, ранние яровые, многолетние травы, сады и виноградники при соответствующей агротехнике является непременным условием получения не только высоких, но и устойчивых урожаев.
При регулярном орошении воду на поля, занятые культурой, подают не один, а несколько раз за вегетационный период с/х культур. Поливы проводят в наиболее ответственные фазы роста и развития растений в сочетании с внесением минеральных удобрений. При регулярном орошении применяют не только влагозарядковые, но и вегетационные поливы, что позволяет получать урожаи в 2-3 раза выше, чем при нерегулярном орошении.
Распространение кислых почв и отношение растений к реакции почвенного раствора.
Почвы с кислой реакцией среды широко распространены в мире. Значительные площади кислых почв находятся в субтропических и тропических районах, где за сотни тысяч и миллионы лет промывного режима, выветривания и лесного почвообразования, не прерываемого катаклизмами типа оледенения, образовались аллитные, латеритные (Fe – Al) кислые почвы, тропические подзолы, желтоземы, красноземы и др. В общей сложности все эти почвы на нашей планете составляют примерно 40 % почвенного покрова. И особенно тревожит то, что процесс не приостановлен, а наоборот, образование кислых почв идет ускоренными темпами, главным образом за счет «вторичной кислотности», обусловленной антропогенными факторами (кислотные дожди, физиологически кислые удобрения, выбросы кислых реагентов: двуокись серы, окислы азота, двуокись углерода и т.д.). Этот процесс коснулся и некоторых подтипов черноземных почв.
Отрицательное влияние почвенной кислотности проявляется в том, что в почвах, во-первых, повышается концентрация токсичных для растений ионов Al+, Mn2+, Н+, а при сильном подкислении и других высокотоксичных ионов, в том числе тяжелых металлов (Cr, Cd, Pb, Cu, Zn, Ni, Co, Hg), во-вторых, в результате воздействия органических и минеральных кислот происходит разрушение труднорастворимого углекислого кальция, перевод его в более растворимое состояние (гипс, бикарбонаты):
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O
CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
Реакции подобного типа ведут к потере из ППК также Mg++, K+, Na+.
В - третьих, происходит изменение доступности растениям элементов питания. Так, усвояемость фосфора максимальна при рН = 5,5, снижаясь в кислую и щелочную сторону (возрастает лишь при рН около 9,0 и выше). При этом в кислой среде происходит образование малорастворимых фосфатов железа и алюминия. В кислой среде повышается растворимость соединений Fe, Mn, Al, B, Cu, Zn, при избытке которых продуктивность растений снижается. В кислом интервале (рН меньше 5,5) уменьшается содержание нитратов (подавление нитрифицирующих бактерий), тормозится поглощение катионов Ca++, Mg++, HN4+, К+ и др.
В – четвертых, ухудшаются физические и физико – химические свойства почв. Насыщение водородом минеральных коллоидных частиц приводит к их постепенному разрушению и вымыванию в нижележащие горизонты. Незначительное содержанием коллоидов фракции и кальция в ППК обусловливают плохую структуру, а также неблагоприятные физико – химические свойства: низкую емкость поглощения и слабую буферность. Увеличение доли водорода во фракциях гумусовых кислот и соответствующее уменьшение кальция, повышает дисперсность и подвижность почвенного гумуса.
Различные растения, в зависимости от их биологических и экологических особенностей, имеют неодинаковые интервалы рН, благоприятные для их роста и развития и обладают, естественно, неодинаковой пластичностью и чувствительностью при изменении реакции среды.
Расположение осушительных каналов
на местности зависит от почвенных и топографических условий, а также от последующего использования осушенных земель (пашня, луга, пастбища, сады, огороды и др.).
Осушительные мелкие каналы впадают в более крупные транспортирующие собиратели, которые впадают в водоотводящие каналы сначала младших, затем старших порядков, до первого порядка включительно. Каналы первого порядка впадают в магистральный канал, который впадает в водоприемник (река, ручей, балка, тальвег и др.).
Для перехвата воды, вышележащих склонов, устраивают нагорные каналы.
Мелкие осушительные каналы нарезают обычно под острым углом к горизонтали местности, а при грунтовом питании болота – под острым углом или прямым углом к направлению потока грунтовых вод. Глубину каналов на лугах и пастбищах принимают равной 0,8…10 м, на полевых угодьях – 1…1,2 м, в садах – 1,2…1,4 м. Ширина по дну 0,2…0,4 м, коэффициент заложения откосов m= 1 (1 : 1). Длина каналов может достигать 700…1500 м. Уклон мелких осушительных каналов от 0,0005 до 0,005.
Глубина более крупных каналов, в которые впадает мелкая осушительная сеть, определяется условиями сопряжения каналов в вертикальной плоскости.
Деление каналов на осушители, транспортирующие собиратели и отводящие каналы является условным и определяется территориальным расположением и их глубиной. Осушительным каналом принято называть самый мелкий канал, который осушает прилегающую к нему территорию и отводит воду в транспортирующий собиратель. Последний принимает воду от осушительного и оказывает также большое осушительное действие на прилегающие к нему земли, так как глубина транспортирующего собирателя больше осушителя, а осушительное действие канала увеличивается с глубиной. Проводящий канал принимает воду от транспортирующих собирателей и также оказывает большое осушительное действие на прилегающие площади.
Распространение солонцов и солонцеватых почв
Солонцы довольно широко распространены на земной поверхности, но они не образуют своей зоны, а лишь встречаются в виде крупных массивов и пятен среди других почв.
По данным Е.В. Лобовой, А.В. Хабарова(1983) площадь солонцов в мире составляет 77,7 млн. га, а вместе с солонцеватыми почвами 212 млн. га. В странах СНГ чистых солонцов 35 млн. га, кроме того они образуют комплексы с зональными почвами на площади 70 млн. га.
Таким образом, наличие значительных площадей этих почв с неблагоприятными свойствами в зоне черноземных, каштановых, бурых полупустынных, диктует насущную необходимость их мелиоративного улучшения.
Состояние влаги в почве
Влага в почве под влиянием различных сил находится в неодинаковом состоянии. Силы, действующие на почвенную влагу, выражаются термодинамическим потенциалом, т.е. суммой потенциалов: гравитационного осмотического, капиллярно – сорбционного и пневматического (воздушно – газового давления). Когда почва полностью насыщена влагой и в водном растворе нет солей, то потенциал почвенной влаги равен нулю.
Влага в почве находится в следующих формах и состояниях: химически связанная; физически связанная – прочносвязанная, рыхлосвязанная, в твердом виде; парообразная; капиллярная – стыковая; подвешанная и подпорная; поступательно движущаяся; гравитационная; грунтовая.
Стационарное и подвижное орошение
Участки стационарного орошения обычно устраивают: вблизи источника орошения (река, водохранилище, озеро, артезианские скважины); на хорошо развитых, плодородных землях, обладающих благоприятными для полива рельефом и уклонами местности; на землях, не засоренных карантинными сорняками и не имеющих пятен солонцов и солончаков. В настоящее время при орошении комплексных земель включение солонцовых и солончаковых пятен допускается не более 15-20%.
На стационарном участке устраивают постоянную насосную станцию, сеть оросительных каналов и трубопроводов и необходимые гидротехнические сооружения. Площадь стационарного участка может составлять 5-20% площади пашни. Чтобы стационарные участки орошения были экономически эффективными, надо правильно обосновать необходимую орошаемую площадь в хозяйстве.
Подвижное орошение проводят в обычных суходольных севооборотах, то есть на больших площадях, которые занимают в полевых севооборотах 75-80%, а в кормовых – 15-25% пашни.
При подвижном орошении в зависимости от гидрометеорологических условий и наличия воды в источнике могут орошаться не все, а наиболее ценные для хозяйства культуры – кормовые, сахарная свекла, картофель, озимые посевы, многолетние травы.
Для орошения культур в обычных суходольных полевых или кормовых севооборотах не строят постоянную оросительную сеть, а воду на поля, в первую очередь нуждающиеся в поливах, подают из реки или водохранилищ при помощи передвижных или плавучих насосных станций и быстросборных металлических или пластмассовых трубопроводов.
Подвижное орошение с выборочным орошением с/х культур на больших площадях экономически более выгодно, чем на небольших стационарных участках, где орошение лишено такой маневренности из-за ограниченности территории.
Подвижное орошение на европейской территории и в некоторых районах Средней Азии выгодно не только с экономической, но и с водохозяйственной точки зрения. Оно позволяет создавать регулирующие емкости в зоне крупных оросительных каналов, где в межполивной период или в период дождей образуются большие резервы воды. Участки подвижного орошения позволяют в осенний и другие периоды года использовать огромные резервы воды непосредственно на прилегающих полях без создания регулирующих водохранилищ.
Сроки полива отдельных культур
Для отдельных с/х культур в зависимости от районов и влажности года, сроки и число поливов колеблются в значительных пределах.
Применительно к ответственным фазам роста и развития с/х культур ориентировочно можно рекомендовать следующее число поливов:
Озимые (пшеница, рожь, ячмень): число поливов в зависимости от условий года 2-4 в фазы начала трубкования, колошения и налива зерна;
Нут, фасоль, чина: число поливов 3-4 в фазы до ветвления, появления ветвей, начала цветения, массового завязывания бобов и созревания;
Арахис и клещевина, кунжут: число поливов 3-5 в фазы после прорывки или проверки, до образования бутонов и начала ветвления, образования ветвей.
Рис (при периодическом орошении): число поливов 10-12 в фазы до кущения, кущения, начала трубкования, перед выбрасыванием метелки, цветения, начала налива зерна.
Кукуруза: особенно чувствительна к недостатку влаги в почве за 10-15 дней до выметывания метелок и в фазу молочной спелости зерна. Недостаток влаги в почве в эти фазы развития приводит к значительному снижению урожая.
Подсолнечник: наиболее чувствителен к недостатку влаги за две недели до цветения, в фазу цветения и 2-3 недели после цветения. Для подсолнечника дают 2-3 полива: первый в фазу 5-6 пар листьев; второй в фазу образования корзинок - цветения и третий раз в засушливые годы в фазу начала налива зерна.
Картофель весенней и летней посадки: число поливов 3-5 в фазы до бутонизации, бутонизация – начало цветения, после цветения, максимального роста клубня.
Капуста, томаты, баклажаны, огурцы: число поливов 6-10 в фазы после посадки, укоренения, разрастания листьев у капусты и бутонизации у томатов, баклажана и огурцов.
Плодовые, ягодные культуры и виноград: число поливов 3-5 в фазы после цветения и образования завязи, после формирования завязи и ее опадения, усиленного роста плодов и ягод, формирования цветковых почек, налива плодов и ягод.
Состав оросительной системы
Оросительная система решает водохозяйственные задачи, связанные не только с сельскохозяйственным, но и с промышленным производством в том или ином водном бассейне или отдельно взятом хозяйстве.
Оросительная система как комплексная водохозяйственная организация включает серию не только земляных каналов и трубопроводов, но и гидротехнических и дорожных сооружений (регулирующие водохранилища, водозаборные и другие сооружения).
Она обычна, состоит: из источника орошения (река, озеро, водохранилище, артезианские скважины); головного водозаборного сооружения или насосной станции (плотина, головной шлюз); оросительных каналов и трубопроводов; оградительных, водосборных и дренажных каналов; гидротехнических сооружений на каналах оросительной, водосборной и дренажной сети; дорожной сети и мостовых сооружений; водорегулирующих и полезащитных лесных насаждений.
Способы полива осветлеными животновод стоками
Орошение с/х культур осветленными стоками животноводческих ферм проводят дождеванием, по бороздам, напуском по полосам и затоплением по чекам.
Орошение полей и лугов осветленными животноводческими стоками повышает урожаи с/х культур, экономит затраты труда на производство продукции растениеводства и животноводства. При поливе дождеванием жидкий навоз (сток) разбавляют чистой водой для зимних поливов в соотношении 1:1. для летних – 1:3 или 1:4. При дождевании полив почти полностью механизирован, вследствие чего производительность труда выше, чем при поверхностном поливе. При дождевании не требуется планировки полей, поливная вода равномернее распределяется по орошаемому полю, более точно регулируется поливные и оросительные нормы.
На выровненных полях, имеющих уклон от 0,001 до 0,02, полив осветленными стоками культур сплошного сева (зерновые, многолетние травы) проводят поверхностными способами: напуском по полосам и затоплением по чекам. Поливные полосы нарезают одновременно с севом культур. Осветленные стоки на полосы подают по выводной борозде, капроновому рукаву или разборному металлическому трубопроводу.
На ровных, хорошо спланированных полях с уклоном не более 0,001 полив зерновых культур проводят затоплением по чекам. При поливе по чекам валики, ограждающие отдельные площадки, нарезают высотой 20-25 см плугом с удлиненным отвалом, бульдозерами или грейдерами. В осенний период можно вести полив по плужным бороздам при вспашке зяби. На поле, предназначенном для вспашки, животноводческие стоки подают по выводной борозде, нарезанной каналокопателем или обычным плугом. Вспашку по направлению уклона поля начинают после того, как выводная борозда будет заполнена стоками. При пахоте плуг пересекает выводную борозду, заполненную стоками и они самотеком направляются в плужную борозду и текут по ней вниз по уклону поля. При последующем проходе трактора плужная борозда, наполненная стоками, запахивается, а в следующую плужную борозду снова самотеком поступают стоки. И так это процесс продолжается до окончания вспашки данного поля.
В осенний период и с наступлением заморозков полив животноводческими стоками на пашне можно проводить по бороздам – щелям, нарезанными бороздоделателями – щелерезами. На многолетних травах полив ведут напуском по уклону поля с предварительным щелеванием поверхности почвы. Щелевание проводят культиватором КПГ – 250, на котором вместо ножей плоскорезов устанавливают специальные щелерезы. Эти мероприятия способствуют лучшему проникновению стоков в почву.
Срезка древесно – кустарниковой растительности
При наличии на осушенном болоте крупных деревьев их удаляют обычными лесозаготовительными приемами, срезают крупные деревья и используют в качестве деловой древесины, нестроевой лес идет на дрова. После этого кусторезами удаляют мелколесье и кустарник.
С наибольшей производительностью кусторезы работают зимой по промерзшему почвогрунту при помощи снежного покрова до 0,3 м. Срезанный кустарник и мелколесье тракторными граблями или уширенными корчевателями – собирателями сгребаются в кучи или валы, после просушивания его сжигают.
Если кустарник не превышает 2,5 м при наличии слоя почвы (гумусового слоя) не менее 25 см и на торфяниках кустарник можно запахивать кустарниково – болотными плугами.
Через 2…3 года запаханная масса кустарника почти полностью разлагается, вследствие чего почва получает дополнительно от 45 до 80 т на 1 га органической массы. Это приводит к улучшению водно – физических свойств почвы и ее аэрации и повышению плодородия.
До полного разложения запаханного кустарника, то есть в течении 2…3 лет, вместо вспашки проводят только дискование тяжелыми дисковыми боронами. Перед запашкой кустарника убирают крупные камни и оставшиеся несгнившие пни.
Сведения о с\х и почвеной гидрологии
Гидрология почвенная— учение о почвенной влаге: об ее свойствах, о водных свойствах п., о водном режиме п., его элементах и факторах, об участии почвенной влаги в процессах почвообразования и в жизни растений …
Сооружение оросительной системы
Оросительная сеть-пост, и врем, каналы, трубопроводы оросит, системы, подающиеводу из источника орошения на орошаемые земли. О. с.— постоянная н временная — состоит изпроводящей и регулирующей сетей, снабжена сооружениями для учёта воды (водомеры), поднятия еёуровня в каналах и регулирования расходов (головные .регуляторы, шлюзы-регуляторы, сбросы-регуляторы,водовыпуски), для сопряжения бьефов каналов (перепады, быстротоки), задержания наносов (отстойники,направляющие системы) и др. Проводящая сеть в открытых оросит, системах из магистрального канала,меж-хоз., хоз. и внутрихоз. распределит, каналов (распределителей) различных порядков. Каналыпроводящей сети работают в течение оросит, периода непрерывно или длит, тактами. Магистр, канал подаётводу из водоисточника в межхоз. распределители, к-рые подводят её к х-вам, внутрихоз. распределителиподают воду к полям севооборота или поливным участкам. В отд. случаях проводящая сеть не имеетполного состава каналов. Оросит. каналы в плане располагают так, чтобы при миним. затратах на стр-во иэксплуатацию обеспечить подачу воды в необходимых кол-вах и в нужное время, макс. кпд каналов и коэфф.земельного использования (КЗИ), эффективную эксплуатацию каналов и сооружении на них. Необходимоеусловие работы О. с. — командование магистрального канала (превышение уровня воды в нём на 10 — 22см над уровнем воды в каналах последующих порядков) над орошаемой площадью и каналов старшихпорядков над каналами младших порядков для обеспечения самотёчного полива.
Сооружения на закрытой оросительной сети
Для нормальной работы закрытой сети на ней строят распределительные колодцы, гидранты, упоры, колодцы и концевые сбросы для опорожнения трубопроводов и промывки труб от наносов, гасители избыточного напора. Распределительные колодцы ставят в узлах вододеления, монтируя в них задвижки для регулирования распределения воды между трубопроводами или его звеньями. Как правило, задвижки ставят в начале оросительных и распределительных трубопроводов, отходящих от трубопроводов старшего порядка. Соединительная арматура (крестовины, тройники, переходы и др.) может быть чугунной, стальной и железобетонной. Гидранты — водовыпуски служат для подачи воды из трубопроводов во временные оросители, в дождевальные и поливные машины, в поливные гибкие и жесткие трубопроводы. Располагают их обычно на оросительных трубопроводах. Расстояние между гидрантами — водовыпусками при поливе дождевальной машиной —до 900 м. Наиболее простая конструкция наружного гидранта: тройник, стояк, задвижка и приспособление для удобного и быстрого соединения с гидрантом присоединительного устройства дождевальных машин. В гидрантах обычно используют стандартную водопроводную арматуру (тройники, патрубки и др.), которую часто заменяют сварными из стальных труб. Для снижения стоимости гидранта стояки крепят непосредственно к оросительному трубопроводу с помощью специальных седелок, накладываемых на отверстия в трубе. Для предохранения гидрантов от повреждений их устанавливают иногда в специальных наземных железобетонных колодцах. Для устранения препятствий сельскохозяйственным машинам на орошаемых полях разработана конструкция подземных гидрантов телескопической конструкции, которые выдвигаются над поверхностью и заглубляются в почву под действием напора воды, даваемой на полив. В комбинированных оросительных системах воду из подземных трубопроводов во временные оросители подают гидрантами — водовыпусками с колодцами, в которых гасится энергия вытекающей воды. Сбросные колодцы (колодцы опорожнения) предназначены для освобождения труб от воды на зимний период, для промывок и на случай ремонта. Вода через специальные отводы сбрасывается в естественное понижение или в коллекторно-дренажную сеть. На отводах ставят задвижки. Если самотечный сброс воды невозможен, воду через гидранты откачивают передвижными насосными агрегатами. Колодцы делают из сборных железобетонных блоков. Концевые сбросы служат для промывки труб от наносов и мусора, а также для опорожнения трубопроводов. Вода из них поступает в сбросные каналы.
|
Дата добавления: 2015-05-26; просмотров: 2791;