Ирригация и орошение

Ирригация (активное орошение) - это необходимый для земледелия автоматический полив земли, используется для выращивания сельскохозяйственных культур в засушливых районах и территориях, подвергшихся естественному или искусственному осушению почв.

Схема включения системы ирригаци в водоснобжение региона

История появления ирригационных систем
Ирригация почв в Древнем Египте      Первые ирригационные системы располагались на засушливых территориях Азии и Египта еще в 3000 годах до н. э.. Такие системы представляли собой оросительные каналы и водоемы, которые использовались в качестве систем полива для удаленных от рек полей. С целью автоматизации процесса орошения и преодоления рельефных особенностей местности применялись различные механические средства, например "архимедов винт".
Архимедов винт      В византийскую эпоху Прокопий называл процесс ирригации «товариществом по совместному орошению» и наделял его следующим смыслом: «Река стекает с гор, достигая равнины. Она орошает землю в соответствии с желаниями жителей, ибо они регулируют движение воды так, как считают наиболее выгодным для себя. Люди создали множество каналов, по которым устремляются воды реки. Часть пути реки проходит под землей, а затем вновь появляется на поверхности, сливая свои воды в единый поток, таким образом, на большей части равнины эта река находится в распоряжении людей, которые то закрывают каналы, делая перемычки, то снова открывают их, используя воду по своему усмотрению».

Современные технологии ирригации
Ирригация с использованием поверхностых вод Ирригация с использованием подземных вод       Современные технологии позволяют избежать перерасхода воды и засоление почв. Наиболее перспективный способ современной ирригации - это капельное орошение. Капельный полив позволяет создавать рукотворные оазисы. Таким образом, капельное орошение позволяет выращивать овощи и фрукты, плодовые и декоративные деревья, кустарники, многолетние цветы и розы, осуществлять озеленение и создание газонов и клумб, практически в условиях полупустыни и пустыни.

      В настоящее время для ирригации используют поверхностные или подземные воды. Поверхностные воды - это ручьи, реки и озера. Возведение дамб через реку позволяет накапливать большое количество воды, создавая искусственное озеро или резервуар. Эта вода и используется для ирригации в засушливый сезон. Грунтовую воду берут из колодцев, редко из неглубоких скважин. В районах сильно удаленных от источников пресной воды используют системы опреснения, доставляя полученную воду на поля через систему каналов, канав, насосов и труб. Современные технологии позволяют избежать перерасхода воды и засоление почв. Наиболее перспективный способ современной ирригации - это капельное орошение.

Капельное орошение
Капельное орошение      Капельное орошение – это организация полива, когда вода (часто вместе с питательными элементами) вносится малыми дозами непосредственно в прикорневую зону. При поливе малыми порциями и несколько раз в день растения усваивают влагу и питательные вещества наиболее эффективно. При этом сохраняется воздушная проницаемость почвы, что позволяет корням «дышать». Так как при капельном поливе внесение воды и удобрений происходит в прикорневую зону культурных растений, то для прочих растений (сорняков) создаются неблагоприятные условия, и развитие их замедляется, или же вовсе останавливается. Равномерность, которую обеспечивают системы капельного орошения (разброс менее 10%), позволяет забыть о возможном при обычном поливе переувлажнении одних участков (растений) и недоувлажнении других.

      Капельный полив позволяет при малом расходе воды производить работы по укреплению склонов и откосов автомагистралей путём посева многолетних трав, предотвращающих поверхностный смыв почвы в период дождей.

Схема системы капельного орошения

    Преимущества капельного полива:
  • Значительное преумножение урожайности в теплицах и на грунтах (для томатов, огурца, капусты, картофеля, лука в 2 раза);
  • Существенное снижение трудозатрат на полив и обработку, как на открытом грунте, так и в теплицах (с 30-40 до 2-4 чел-час/га);
  • Улучшается «качество» продукции, товарный вид;
  • Экономия воды и удобрений (в 2-3 раза);
  • Эффективное потребление растениями удобрений (до 80%), не происходит засоление почвы;
  • Возможность поливать в любое время, не рискуя вызвать солнечный ожог.
Компенсированные внешние капельницы      При малообъёмной технологии выращивания (объём корневой системы ограничен и существенно меньше зеленой массы растения). Питательные элементы к растению поступают только с водой. Цена ошибки в таких системах очень высока из-за малой емкости субстрата и для обеспечения точности используют компенсированные внешние капельницы. Некомпенсированные внешние капельницы часто используются там, где длина магистрали невелика и падение давления по длине несущественно влияет на расход капельницы.

Интегральные капельные линии      Интегральные капельные линии (трубки с вмонтированными внутрь капельницами) благодаря простоте производства (малой стоимости) и применения, а также возможности скрытного размещения в почве получили широкое распространение, преимущественно, в открытом грунте. Компенсированные капельные линии применяют при значительных длинах линии или значительных уклонах (грядки, поливного участка). В таких условиях применение компенсированных капельниц более чем оправдано. Некомпенсированные капельные линии с успехом справляются с задачами полива при незначительных уклонах и длинах капельные линии (для капельниц различных производителей это может быть от нескольких десятков до сотен метров при разбросе расхода менее 10%).

Трубопровод капельного полива      Другим обязательным элементом систем капельного полива является трубопровод, доставляющий воду к участкам орошения и разводящий воду внутри него. А также, запорная арматура. Трубопровод должен быть рассчитан с учетом конкретных условий полива и размера участка. На больших площадях орошения осуществляют разбивку на более маленькие, а полив каждого из них осуществляют поочерёдно. Краны и клапана позволяют изолированно орошать один или несколько участков.

Фильтр воды при капельном орошении      Не маловажным является применение в капельном орошении системы фильтров. Дело в том, что даже применение чистой воды (например, водопроводной) не гарантирует отсутствие микрочастиц в ней. Тем более если используется емкость предварительного хранения поливной воды и/или удобрений. Применение фильтров позволяет очистить воду от вредных микрочастиц, тем самым защитив растения от поражения и возможных заболеваний.

Удобрение при капельном поливе      Для формирования удобрений, на промышленных предприятиях применяются специализированные автоматические растворные узлы, которые самостоятельно готовят питательный раствор в соответствии с программой питания, разрабатываемой агрономами. Автоматизированные растворные узлы обязательны при использовании малообъёмной технологии.

Последствия применения систем ирригации
Засоление почвы      Самое распространенное и неприятное явление при орошении - это засоление почв. В почвах и подстилающих их грунтах много легкорастворимых солей. В результате утечек воды из каналов и подачи на поля чрезмерного количества воды начинает подниматься уровень грунтовых вод. От этого уровня по системе капиллярных пустот к поверхности почвы поступает вода и включается в процесс испарения. Грунтовая вода, промочив толстый слой подпочвы и почвы, выносит к поверхности растворы солей, которые после испарения остаются вблизи или на поверхности почвы. Почва таким путем засоляется, меняет свои свойства и структуру и теряет плодородие. На месте оазиса возникает засоленная пустыня, созданная руками человека. Когда-то в личных владениях царей Романовых в Голодной степи, где управляющие царским имением учинили такой переполив, что быстро превратили в бесплодные солончаки десятки тысяч гектаров земли. Уже в наше время, бездумная ирригация привела к известной всем экологической и социальной катастрофе связанной с использованием в качестве источника пресной воды рек Амударьи и Сырдарьи, которое нарушило питание Аральского моря и привело к его осушению и дальнейшему засолению почв региона.
Засоление почв Аральского моря      Нельзя сказать, что ситуация сильно изменилась за прошедшее время, за исключением того, что орошаемая территория сейчас сильно расширилась, и это привело к столь же большому расширению площади заселяемых земель. В целом в России значительная часть орошаемых земель засолена или засоляется. Не лучше обстоят дела и в других странах; в США, например, засолению подвержено около 40% орошаемых земель. Таким образом, из 260 млн. га орошаемых во всем мире земель до 100 млн. га требует проведения мероприятий по рассолению или защите от засоления. Много засоленных земель заброшено. Во всем мире заброшенных из-за ирригации засоленных земель в настоящее время больше чем орошаемых, так как при бездренажном орошении и без использования специального севооборота 70-80% орошаемых земель полностью или частично теряют плодородие. В грунтах под черноземами практически повсеместно установлено существование 3-5 древних солевых и солонцеватых горизонтов, которые свидетельствуют о прошлых увлажнениях этих территорий. Поэтому переполив и потери воды из оросительных систем на глубокое просачивание - это основная проблема орошаемых черноземах. Подъем уровня грунтовых вод до 2-2,5 м от поверхности приводит к быстрому засолению почвы и выходу ее из земельного пахотного фонда.

Дренаж ирригационых систем      В настоящее время считается, что наиболее эффективным решением проблемы засоления почв является хороший дренаж, который позволяет опустить уровень грунтовых вод гораздо ниже уровня залегания корней. При этом ирригационная вода вымывает соли из верхнего слоя почвы, восстанавливая её плодородие.

      Много лет назад в одном из номеров журнала «Химия и жизнь» была опубликована заметка о выращивании малосольных огурцов - дескать, путем селекции удалось получить сорт огурцов, способный расти на солёных почвах, который дает готовые к употреблению малосольные огурчики. Журнал завалили письмами с просьбой указать, где можно приобрести семена таких огурцов, поэтому редакции пришлось в следующем номере извиниться за первоапрельскую шутку. Теперь же вопрос о том, не будут ли растения с повышенной солеустойчивостью, выращенные на засоленных почвах, солеными на вкус, приобретает научный смысл. Оказывается, растения солёными не становятся. Для того чтобы скомпенсировать осмотическое давление, создаваемое высокими концентрациями соли внутри вакуоли, растениям приходится увеличивать концентрацию растворимых веществ в протоплазме. Для этой цели они используют углеводы. Поэтому вместо того, чтобы быть солеными, такие растения сладки на вкус. Может быть, таким путем можно повысить сахаристость растений, используемых в производстве сахара.

Рассоление почв      Недавно группа биологов из университета в Торонто предложила ещё один возможный путь решения проблемы засоления почвы. Они обнаружили ген, который позволяет растениям не только противостоять предельной засоленности, но и «высасывать» соль из почвы. По словам руководителя группы учёных Блумвальда их целью была разработка методов выращивания урожаев на землях, более не используемых из-за засоления. Если удастся получить более активный вариант гена, выращивание имеющих его растений на засоленных почвах позволит восстанавливать плодородие этих земель.

Нарушение экологического баланса. История Аральского моря.
      Миллионы лет назад северо-западная часть современного Узбекистана и южные области Казахстана были покрыты огромным морем. Когда вода отступила, образовался большой массив очень засоленных почв. Один из остатков древнего моря и стал Аралом, четвертым в мире внутренним морем. Аральское море является внутренним соленым морем без стока воды. Питается за счет двух рек - Амударьи и Сырдарьи. Пресная вода из этих двух рек поддерживает уровень воды и соляной баланс Аральского моря.

История Аральского моря      В начале 60-х годов правительство взяло курс на превращение Советского Союза в государство, которое сможет полностью обеспечить себя хлопком. Было решено также увеличить производство риса. Правительственные чиновники отдали приказ, чтобы дополнительное количество воды получали из двух рек, впадающих в Аральское море. На обеих реках были построены крупные плотины, было проложено 850 миль центрального канала с системой "питания" каналов, рассчитанной на большие расстояния. Когда система орошения была завершена, миллионы акров по обе стороны основного канала были затоплены. В течение следующих 30 лет Аральское море достигло серьезного снижения воды, его берега отступили, а содержание соли возросло. Морская среда стала угрожать жизни морских растений и животных. Как только морская жизнь сошла на нет, стала испытывать трудности и рыбная промышленность.

      Советская система была основана на строительстве серии плотин на двух реках. Цель была одна - создать водохранилище, каналы которого (протяженностью 40000 км), орошали бы поля. Поля процветали, но наличие таких обширных площадей монокультуры вынуждало фермеров использовать огромное количество пестицидов. А ирригация была такова, что соли выступили на поверхность почвы и все больше и больше накапливались.

      Когда на Амударье близ Нукуса была построена Тахиаташская плотина, вода в русле реки пересохла на сотни километров вокруг. К удивлению жителей Муйнака Арал начал сокращаться. Вначале они предположили, что это временное явление, и рыли канал к удаляющемуся берегу, поскольку лодки продолжали курсировать, а в доках, на причалах кипела работа. Но сточные воды, достигающие моря, уже были отравлены смертельной смесью соли и пестицидов с хлопковых полей. Популяция рыб резко сократилась и, наконец, когда канал достиг 30-ти километровой длины, и море еще больше ушло, лодки стали напоминать больших чудовищ, лежащих на песке, который когда-то был морским дном.

Остатки Аральского моря      Арал был богат рыбой. Биологи определили около 20 видов рыбы, в том числе осетровых и сома. Муйнак, расположенный у самого моря, был промысловым городом, что также привлекало туристов. Сегодня Муйнак - пустынный город, расположенный на расстоянии более ста километров от моря. Единственным напоминанием о некогда процветающем рыбном промысле являются ржавеющие остовы и древняя рыбная плантация. Море сократилась до двух пятых от своего прежнего размера, и в настоящее время находится на 10-м месте в мире. Уровень воды упал на 16 метров, а его объем уменьшился на 75%, что эквивалентно количеству воды в озерах Эри и Гурон. Экологические последствия были разрушительными, а экономические, социальные и медицинские проблемы в регионе катастрофические. Все 20 известных видов рыб в бассейне Аральского моря в настоящее время исчезли, им не удалось выжить в токсичной и засоленной среде.

      Изменения в одном регионе часто приводит к изменениям экологии и климата в других регионах. Вот некоторые результаты высыхания Аральского моря: Поскольку вода из рек уходила на полив хлопковых полей, концентрация соли в морской воде намного повысилась. Поскольку из рек было изъято очень большое количество воды, уровень моря снизился более чем на 60%. Запасы питьевой воды сократились. Так как в хозяйствах данной области использовались некоторые высокотоксичные пестициды и другие вредные химические вещества, вода была загрязнена пестицидами, сельскохозяйственными химикатами, а также бактериями и вирусами. На протяжении десятилетий эти химикаты сливались в Аральское море.

      Озера и моря оказывают смягчающее воздействие на климат. Иными словами, земля рядом с источником воды теплее зимой и прохладнее летом, чем земля, где нет водоемов. Но поскольку Арал потерял воду, климат стал резко континентальным. Так тысячелетний образ жизни людей в данном регионе исчез в течение десятилетий. Обширная площадь иссушенного моря покрыта пестицидами, поэтому, когда дует ветер, пыльные бури распространяют соли и токсичные вещества на сотни, если не на тысячи километров вокруг. Согласно оценкам, ежегодно на Центральную Азию обрушиваются 75 млн. тонн токсических солей и пыли. Если Аральское море высохнет полностью, после него останется 5 млрд. тонн соли.

тел./факс (495) 474-53-38
Эл. почта: ltd_vitus@inbox.ru
Семена газонных трав: http://www.vitusltd.ru