Переваги краплинного зрошення


-   локальний характер зволоження грунтів переважно тільки в зоні розви­тку основної маси кореневої системи:

-   використання для налаштування водорозподільної мережі систем крап­линного зрошення, інертних відносно навколишнього середовища матеріалів, насамперед полімерних.

Порівняно з традиційними способами поливу (дощування, полив по 6о- рознзх) краплинне зрошеиня мас такі головні переваги:

-   економія води (від 50 - 70% до 2 - 5 разів); електроенергії (50 - 70% і більше), добрив (20 - 50%) тошо. Ефективність зрошення сягає 85 - 90%. оскільки вода надходить безпосередньо до кореневої системи рослин;

-   істотне (на 30 - 50%) збільшення врожайності сільськогосподарських культур при значному поліпшенні товарної та споживчої якості продукції;

-   забезпечення оптимальних витрат води для добрив відповідно до фізіо­логічних потреб рослин на основі створення сприятливого водного та пожив­ного режиму із грунту:

- високий рівень механізації та автоматизації технологічних процесів (полив, внесення добрив, хімічних меліорантів, засобів захисту рослин) і на цій основі високий ступінь контрольованості екологічних навантажень на навколишнє природне середовище;

-  скорочення засобів захисту рослин, оскільки суттєво зменшується за- бур'яненість (земля між рядками залишається сухою) та ураження рослин грибковими і бактеріальними хворобами (порівняно з традиційними систе­мами зрошення, за яких змочується поверхня листя);

-  зниження експлуатаційних витрат порівняно з енерговитратами іншими способами зрошення (на 50 - 70%);

-  працезберігаючий метод, тому шо все важче залучити робочу силу до виконання важких польових робіт;

- виключення впливу вітру на процес зрошення;

-  зниження вимог до систем дренажу;

- можливість використання мінералізованих вод, шо непридатні для по­ливу іншими способами;

-  відсутність поверхневого стоку, шо виключає ерозію грунтів і підняття ґрунтових вод; тобто зведення до мінімуму, або цілковите виключення шкід­ливого впливу на довкілля;

- можливість освоєння схилових земель (з похилом до 30º) зі складним рельєфом, а також малопродуктивних (малопотужних, піщаних, супішаних, рекультивованих) земель;

- зменшення трудовитрат на будівництво, експлуатацію і технічне обслу­говування систем мікрозрошення завдяки високій заводській готовності вуз­лів і повній автоматизації керування процесом поливу;

-  не потрібне планування поверхні грунту.

ЗРОШЕННЯ ЧОРНИЦІ ВИСОКОРОСЛОЇ (ЛОХИНИ)

Вимоги культури до вологозабезпечення

Чорниця високоросла (лохина) має відносно поверхневу кореневу систему - основна маса активних коренів знаходиться у верхніх 30-40 см грунту. На відміну від інших культур коренева система чорниці не має кореневих волосків, тому рослина дуже чутлива до рівня зволоженості грунту чи субстрату.

В природних умовах чорниця (лохина) росте на добре дренованих торфовищах з високим рівнем залягання грунтових вод. Такі грунти мають високу водоутримуючу здатність і знаходяться в стані постійного зволоження за рахунок капілярного підняття води з нижніх шарів грунту.

Саме тому для покращення водних властивостей грунту на ділянці, де планується закладати плантацію чорниці (лохини) рекомендується покращити водні властивості грунту шляхом внесення мульчувального матеріалу (кислий верховий торф, подрібнена кора чи тирса).

Важливо підтримувати вологість грунту чи субстрату на постійному рівні – в сухому субстраті коренева система починає відмирати і при наступному поливі дуже повільно відновлюється. До того ж при пересиханні субстрату його досить важко буде повторно зволожити. 

Надлишкова волога теж шкідлива – у перезволоженому грунті рослина не отримує достатньої кількості кисню та зростає ризик розвитку хвороб кореневої системи. Тому ділянка повинна бути добре дренована щоб в період інтенсивних дощів чи при надлишковому поливі в грунті не затримувалась гравітаційна вода.

В процесі життєдіяльності рослина абсорбує доступну вологу з грунту та транспірує її через листову поверхню. Інтенсивність транспірації вологи залежить від ряду факторів:

- температури повітря;

- сонячної радіація;

- вологості повітря;

- швидкості вітру;

- віку плантації;

- фази розвитку рослини.

Рослина використовує найбільше води в період від зав’язування ягід і до збирання урожаю. Дефіцит вологи у цей період суттєво знижує урожай поточного року і стримує закладання плодових бруньок на наступний рік.

При розрахунку системи зрошення для чорниці беруть до уваги механічний склад грунту, його грунтово-гідрологічні константи та враховують, що доросла рослина при площі листової поверхні > 80% потребуватиме від 3-4 мм води за день до 6-7 мм в найінтенсивніший період при повному завантаженні рослин урожаєм.

Види грунтової вологи та її доступність рослині

Для розрахунку системи зрошення та планування частоти та інтенсивності поливів необхідно врахувати основні гідрологічні константи грунту та вирахувати кількість легкодоступної вологи:

Повна вологоємність (ПВ) – найбільша кількість вологи, яку може вмістити грунт при повному заповненні всіх пор.

При повній вологоємності ґрунту вода, у ньому знаходиться в сорбованій, капілярній і гравітаційній формі. Ця волога цілком доступна для рослин, але, заповнюючи ґрунтові пори, вона витісняє повітря, що обумовлює активізацію відновлювальних процесів з утворенням токсичних для рослин сполук.

Найменша вологоємність (НВ) – максимальна кількість капілярно-підвішеної води, яку може утримати грунт після стікання надлишку води при глибокому заляганні грунтових вод.

Показник найменшої вологоємності залежить від гранулометричного складу грунту. Це одна з найважливіших гідрологічних характеристик грунту - верхня межа оптимального зволоження.

При досягненні рівня НВ немає сенсу продовжувати полив: надлишок води інфільтрується в нижні шари грунту чи стече, а тимчасове витіснення повітря з великих пор створить негативні умови для функціонування кореневої системи

Вологість стійкого в'янення (ВСВ) – це вологість, при якій рослини проявляють ознаки стійкого в'янення.

Це нижня межа доступної для рослин вологи. Вологість вянення залежить не тільки від властивостей грунту, а й від типу рослин. Вологість стійкого вянення приблизно дорівнює максимальній молекулярній вологоємності.

Різниця між найменшою вологоємністю та вологістю стійкого в’янення являє собою загальну доступну вологу (ЗДВ).

Використавши частину загальнодоступної вологи рослина починає відчувати стрес (який спочатку не проявляється на зовнішньому вигляді). Рослині потрібно затрачати все більше і більше енергії для використання міцніше зв’язаної води і межу, коли це відбуваються за рахунок зниження продуктивності називають максимально допустимим зниженням вологості або точкою поливу.

Різниця між найменшою вологоємністю та точкою поливу становить легкодоступну вологу.

Так, для середнього суглинку у метровому шарі грунту знаходиться 243 мм загальнодоступної вологи, проте, враховуючи, що чорниця без стресу може засвоїти воду, що має потенціал лише до – 40 кПа, розрахункова кількість легкодоступної вологи складатиме лише 69 мм, або 20,7 мм в зоні знаходження кореневої системи дорослої рослини (0,3 м).

У період, коли доросла рослина використовує 5 мм вологи за добу та за відсутності опадів таку плантацію необхідно поливати раз на 4 дні.

ФОТО

Якість поливної води

Мінералізація. Найпростіший метод визначення мінералізації води – це вимірювання її електропровідності (EC). Розчин з вищим вмістом розчинних солей має вищу електропровідність, на основі такого показника можна вирахувати орієнтовний рівень вмісту солей.

Для визначення електропровідності розчину використовують ЕС-метри.

Найбільш поширена одиниця виміру електропровідності розчину в сільському господарстві – мілісіменс на сантиметр (mS/cm) та мікросіменс на сантиметр (µS/cm) (або декасименс на метр (dS/m)).

Для прикладу: дощова вода має ЕС біля 30 µS/cm, допустимий рівень ЕС для питної води – до 1600 µS/cm, морська вода може мати показник ЕС до 54000 µS/cm.

Більш точно мінералізацію води можна визначити шляхом вимірювання загального вмісту розчинних солей – TDS (Total Dissolved Solids). TDS вимірюється в частинах на мільйон (ppm), що відповідає міліграмам на літр (мг/л). Найбільш точно TDS визначається експериментально в умовах лабораторії шляхом випаровування зразку та зважування мінерального залишку, проте існує певна залежність між цим показником та електропровідністю (EC). Так, для орієнтовного перерахунку показника ЕС в TDS прийнято використовувати коефіцієнт 0,64 (1 dS/m = 1000 µS/cm = 640 мг/л). В дійсності коефіцієнт перерахунку залежить від того, які солі переважають у розчині - так, для однокомпонентного розчину хлориду натрію він становить 0,51, а для бікарбонату натрію – 0,97.

Для зрошення чорниці найкраще використовувати воду з низькою мінералізацією (до 250 µS/cm), вода з мінералізацією 250-1500 µS/cm вважається умовно придатною (при умові контролю рівня засоленості грунту/субстрату).

Склад катіонів / аніонів. Стандартний лабораторний аналіз води містить інформацію про вміст окремих іонів – одиниці виміру окремих іонів зазначаються в міліграмах на літр (мг/л чи мг/дм3) або в міліграм-еквівалентах на літр розчину (м-екв/л).

Перерахувати показники з м-екв/л в мг/л можна використовуючи певні коефіцієнти (відношення атомної ваги іону до його валентності).

Так, вміст гідрокарбонатів у 4 мг-екв/л відповідає 244 мг/л HCO3-.

Бажано, щоб вміст бікарбонатів у воді для зрошення чорниці складав до 1,5 мг-екв/л, воду з вмістом в межах 1,5 – 2,5 мг-екв/л – можна вважати умовно придатною (при високому рівні рН необхідно понизити вміст бікарбонатів шляхом підкислення)

Чорниця, як і інші ягідні культури, досить чутлива до вмісту хлору. Не бажано, щоб вміст хлоридів у поливній воді перевищував 4 мг-екв/л.

Чорниця також відноситься до культур, чутливих до підвищеного вмісту бору - бажано, щоб вміст цього елементу не перевищував 1,0 мг/л.

Коефіцієнт абсорбції натрію. Коефіцієнт абсорбції натрію (SAR – Sodium Absorption Ratio) являється важливим показником якості поливної води (зокрема через шкодочинний вплив натрію на структуру грунту). Цей вплив залежить від співвідношення катіонів натрію, калію та кальцію, тому SAR можна вирахувати за формулою: 

Для прикладу: вода, що містить 6,62 м-екв/л натрію, 1,10 м-екв/л магнію та 3,6 м-екв/л кальцію матиме SAR 2,0

Бажано, щоб SAR у воді для зрошення чорниці становив до 1,0 (воду з коефіцієнтом в межах 1,0 – 3,0 – можна вважати умовно придатною).

При тривалому використанні води з високим показником SAR натрій заміщує інші елементи у грунтовому вбирному комплексі, погіршується структурність грунту та його водопроникність. Підвищений вміст кальцію та магнію знижує шкодочинний вплив натрію, тому при високому показнику SAR рекомендується провести гіпсування грунту з метою витіснення шкідливого натрію з грунтового вбирного комплексу.

Водневий показник (рН). Оптимальний рівень рН поливної води для чорниці становить в межах 4,8 – 5,2. Полив нейтральною чи лужною водою суттєво погіршить засвоєння рослинами елементів живлення.

Для підкислення поливної води використовують сірчану, ортофосфорну чи азотну кислоту (в органічному виробництві - також лимонну та оцтову), понизити рН поливної води можна також внесенням фізіологічно кислих добрив (наприклад, сульфат амонію).

Здатність води нейтралізувати іони водню визначається в основному вмістом карбонатів, бікарбонатів та, в меншій мірі, гідрооксидів. Тому для розрахунку кількості необхідного підкислюючого агенту необхідно брати до уваги не лише початковий рН води, але й вміст загальної лужності чи загальний вміст карбонатів (TC – Total Carbonates).

Наприклад, маючи дві проби поливної води (графік):

перша проба (рН 8,0 та вміст загальної лужності 1 мг-екв/л) - потрібно додати 65 мл 85% ортофосфорної кислоти на 1000 л поливної води для пониження рН поливної води до 5,0;

друга проба (рН 6,5 та вміст загальної лужності 5 мг-екв/л) - потрібно 314 мл 85% ортофосфорної кислоти на 1000 л поливної води для пониження рН поливної води до 5,0.

Вибір системи зрошення

Для зрошення чорниці зазвичай використовують систему краплинного зрошення. Краплинне зрошення має ряд переваг, дозволяє більш рівномірно проводити поливи, економно використовувати воду та водорозчинні добрива, які вносяться з поливною водою і дозволяє уникнути підвищення вологості повітря, що в свою чергу створює сприятливі умови для розвитку грибкових хвороб.

В місцях з високою ймовірністю весняних заморозків бажано мати додаткову систему спринклерного зрошення для захисту плантації в період цвітіння.

Розробка гідравлічного дизайну системи досить складна, тому для надійного та якісного функціонування системи зрошення необхідно скористатись послугами спеціалізованих компаній.

Рослина чорниці (лохини) не здатна передавати вологу латерально (тобто при поливі лише з однієї сторони на іншій стороні куща будуть проявлятись симптоми дефіциту вологи). Тому більшість сучасних плантацій закладається з використанням двох ліній зрошення на ряд. Такий підхід має суттєві переваги, особливо при висадці саджанців на гребенях, які необхідно рівномірно зволожувати. Якщо використовується дві лінії зрошення, краще їх укласти так, щоб емітери розміщувались в шахматному порядку.

На трубці краплинного зрошення крапельниці можуть бути вмонтовані чи зовнішні. При використанні вмонтованих емітерів відстань між крапельницями може становити 0,40 – 0,60 м. Зовнішні емітери зазвичай встановлюють біля кожного саджанця, бажано їх розміщувати на межі висадженого горщика (це стимулює кореневу систему розростатись і дозволяє уникнути перезволоження біля основи куща, що часто є причиною розвитку хвороб кореневої системи). Через декілька років, коли використання води рослиною збільшується, можна встановити додаткові крапельниці з іншої сторони рослини.

Система зрошення повинна забезпечувати високу рівномірність поливу, тому бажано використовувати емітери з компенсацією чи обмежувати довжину поливних ліній.

Планування поливів

Для досягнення максимальної продуктивності плантації інтенсивність та частота поливів повинна відповідати водоспоживанню рослини.

З цією метою використовують системи моніторингу вологості грунту на глибині залягання кореневої системи. При зниженні рівня вологості до точки поливу рослина відчуватиме стрес, що, хоч і не проявляється на зовнішньому вигляді, проте призводить до зниження продуктивності та призупинення росту.

Енергія, з якою частинки грунту утримують вологу називається потенціалом грунтової вологості. Потенціал грунтової вологості вимірюється в сентибарах (cB) або кілопаскалях (kPa), що є еквівалентними (використання тієї чи іншої одиниці виміру залежить від виробника вимірювального пристрою). Чорниця ефективно використовує воду, що утримується в грунті з силою до -40 кПа, тому зрошення бажано розпочинати вже при зниженні потенціалу грунтової вологи до -30…-35 кПа.

Для моніторингу вологості грунту використовують декілька типів приладів:

Тензіометр. Відносно простий і найбільш доступний прилад, що складається з керамічного стрижня, трубки та вакуум-манометра

Вотермарк (Watermark). Сенсор розроблений компанією Іррометр (Irrometer) – являє собою два електроди розміщені в матриці, що захищена синтетичною мембраною.

Електричний опір, який вимірюється окремим приладом відповідає потенціалу грунтової вологи.

Даний вид сенсорів простий в установці, практично не потребує догляду та має більший діапазон виміру потенціалу грунтової вологи (0…-200 кПа) в порівнянні з тензіометрами.

Для зчитування данних з сенсорів необхідно придбати окремий прилад. Даний вид сенсорів можна також використовувати для накопичення інформації про динаміку вологості грунту даталогером чи автоматично передавати дані на сервер погодною станцією.

Енвайроскан (EnviroSCAN). Один з найдосконаліших приладів для вимірювання вологості грунту, що розроблений компанією Сентек (Sentek).

Прилад складається з ряду сенсорів (3-5 і більше), що розміщуються на відстані 10 см та створюють високочастотне поле між двома електродами-кільцями. Сенсор реєструє зміну в діелектричній проникності грунту, яка залежить від кількості в ньому молекул води.

Калібрований прилад досить точно визначає вміст води в міліметрах води на 100 мм грунту.

Наявність декількох сенсорів на різній глибині та можливість автоматичної передачі зібраних даних в режимі реального часу дозволяє моніторити динаміку вмісту води в грунті та водоспоживання рослини в розрізі грунтового профілю

Фертигація.

Підготовка і внесення добрив з поливною водою.

Живлення рослин є запорукою одержання високих врожаїв. Для підтримки оптимальної концентрації елементів живлення в ґрунтовому розчині протягом всього періоду вегетації рослин застосовують локальне внесення добрив разом із поливною водою. У закордонній фаховій літературі поливи поживними розчинами називають fertigation в результаті поєднання двох слів – fertilization (удобрення) та irrigation (зрошення). В Україні спосіб внесення мінеральних добрив разом з поливною водою одержав назву фертигація.

Переваги фертигації передіншими способами внесення добрив такі:


- вода і поживні речовини рівномірно надходять до коренів рослин завдяки добрій розчинності мінеральних добрив;
- удобрювальні поливи проводять враховуючи біологічні особливості рослин, їх потребу в поживних речовинах по періодах росту в будь–якій кількості завдяки дозуванню;

- відсутність потреби в застосуванні самохідних машин і механізмів для розкидання добрив по полю, таким чином зменшується небезпека ущільнення грунту; 

- завдяки нормованій подачі слабо концентрованих поживних розчинів безпосередньо в ґрунт можна уникнути опіків листя і коренів рослин;
- постійна подача удобрювальних розчинів в малих дозах, що розраховані тільки для потреб рослин, запобігає вимиванню їх за межі кореневмісного шару ґрунту і суттєво поліпшує екологічний стан агроландшафтів;
- обґрунтована технологія внесення поживних речовин з поливною водою в порівнянні з традиційними способами внесення добрив забезпечує їх економію до 40%, на 20–25% збільшує кількість врожаю і покращує його якість.

Найбільш ефективним є щоденне внесення добрив, із низькою нормою (3–15 кг/га) за допомогою інжекторів або дозатронів. Для фертигації можна використовувати водорозчинні мінеральні добрива зарубіжного виробництва: Террафлекс, Кеміра комбі, Кристалон, MEG ASOL, FERTICARE, Universol, MadMix, монофосфат калію, аміачна та калійна селітра та ін. З вітчизняних добрив добру розчинність мають аміачна селітра та сечовина. Не можна використовувати рідкі комплексні добрива, тому що траплялися випадки повного блокування системи при їхньому застосуванні. Не рекомендується використовувати слабо розчинні добрива типу нітроамофоски. Завжди треба робити витяжку з добрив і перевіряти її на окремих частинах поливного трубопроводу (можлива специфічна реакція добрив із поливною водою). Внесення добрив потрібно розпочинати через 20 хвилин після початку поливу, коли стабілізуються гідравлічні показники. Тривалість фертигації має становити не менше 30 хвилин з обов’язковим наступним промиванням. Загальна кількість добрив не має перевищувати 1–1,2 кг добрив на 1000 л води. При цьому норми їхнього внесення та співвідношення залежать від ґрунтово–кліматичних умов вирощування, фази розви тку рослин і технології їх вирощування. Вони розробляються спеціалістами для кожної ділянки індивідуально. Із всіх мінеральних добрив найбільш придатними для удобрювального поливу є азотні, потім – калійні, значно гірші – фосфорні добрива, що мають погану розчинність і вступають у взаємодію з солями у зрошувальній воді.

Тому фосфорні добрива необхідно вносити про запас на ряд років під плантажну оранку, або щорічно восени під культивацію. Азотні добрива підлягають вилуджуванню, калійні, навпаки, добре поглинаються ґрунтом. Тому, азотні добрива на ґрунтах з важким механічним складом вносять в другій половині поливу; на легких – в самому кінці для запобігання вимивання NO3 із кореневмісного шару ґрунту. Для ґрунтів з легким механічним складом найбільш широко практикують азотні підживлення. В залежності від рекомендованої дози азот необхідно вносити в 5-7 термінів. Одноразові внесення азоту не повинні перевищувати 30 кг/га діючої речовини. Калійні добрива необхідно вносити через 2-3 години після початку поливів.

При проведенні удобрювального поливу необхідна постійна витрата води для отримання однорідної суміші поживних речовин у зрошувальній воді. Добрива повинні задовольняти таким вимогам: повна, без осаду, розчинність у воді, відсутність осадів, що, як правило, утворюються при реакції з солями у зрошувальній воді; добрива не повинні викликати корозію матеріалів зрошувальної мережі.