Сельское хозяйство

Архив рубрики ‘Орошение и полив’

Аэрозоли в нашей стране применяются пока только для борьбы с вредителями.
Аэрозоли представляют собой взвесь мельчайших твердых частиц или капелек жидкости в воздухе. В последнем случае аэрозоли называются туманами.
Туман образуется двумя совершенно различными способами: при конденсации паров и при механическом распылении жидкости. Конденсация, то есть выделение жидкости из пара в виде мелких капелек, происходит при его охлаждении. Примером конденсации служит образование тумана, или «пара», как мы его часто и неправильно называем, в морозную погоду. Когда мы зимой открываем двери или окна в обогреваемом помещении, теплый, содержащий пары воды воздух смешивается с холодным наружным, и происходит конденсация влаги.

Искусственное образование тумана механическим путем производится с помощью различных форсунок. Примером такой форсунки может служить обыкновенный пульверизатор.
Большинство форсунок работает следующим образом. Жидкость под давлением вытекает из небольшого отверстия, образуя тонкую струю. Распыление струи происходит либо за счет трения о воздух (дизельные форсунки), либо за счет закручивания потока, в форсунке (центробежные форсунки), либо за счет удара двух струй (форсунки с ударным распылением).
Все эти типы форсунок экономичны и имеют небольшие размеры и поэтому получили в технике повсеместное распространение. Но у них есть один недостаток: такие форсунки легко засоряются и их нельзя применять для распыления вязких жидкостей с твердыми частицами, например, жидких органических удобрений. Для этого можно использовать вращающиеся форсунки. Распыляемая жидкость подводится к центру вращающегося диска. Под действием центробежной силы она относится к краям диска, образуя на нем пленку небольшой толщины. Срываясь с бортов диска, пленка рвется на мелкие капли. Размеры капель регулируются простым изменением числа оборотов диска и количества подаваемой жидкости. Чем больше скорость вращения диска и меньше подача жидкости, тем мельче капли.
Нередко у подобных аппаратов есть особые требования к чистоте и жесткости воды. Обычно применяют промышленные установки обратного осмоса для предварительной очистки воды. В сельскохозяйственных аппаратах аэрозоли получаются двумя способами: термомеханическим и чисто механическим. Термомеханический способ комбинированный: аэрозоль образуется как в результате конденсации паров, так и механическим распылением жидкости. Производительность аэрозольных аппаратов очень велика. Средней мощности генератор дает облако тумана протяженностью в несколько сот метров.
По принципу работы сельскохозяйственные аэрозольные установки являются прямоточными воздушно-реактивными двигателями. Они имеют такую же камеру сгорания с форсунками для распыления топлива (жаровую трубу) и сопло для истечения газов. Но так как скорость движения аэрозольного генератора мала, то в отличие от ракеты нет надува за счет набегающего потока воздуха. Поэтому на генераторе установлен специальный нагнетатель. В истекающий из сопла поток газов подается распылителями раствор ядохимиката. Под действием высокой температуры часть мелких капель жидкости испаряется. По выходе из сопла смесь попадает в холодный окружающий воздух и смешивается с ним. Происходит конденсация паров и образование тумана. Так работает, например, навесной опрыскиватель «Ракета».
Для образования «холодного» аэрозоля механическим способом жаровая труба с соплом снимается и выключается система зажигания. Вместо жаровой трубы крепится специальный насадок, в который впрыскивается жидкость. Полное распыление жидкости осуществляется потоком воздуха, создаваемым нагнетателем.
В отличие от «Ракеты» аэрозольный аппарат «Микрон» может работать без дополнительного наддува воздуха и поэтому не нуждается в какой-либо силовой установке. В основу его работы положен принцип пульсирующего воздушно-реактивного двигателя. Поэтому наряду с сельскохозяйственными генераторами для создания аэрозолей можно с успехом использовать отработавшие свои летные часы авиационные реактивные двигатели.
Так же как и аппараты «Микрон», они полностью универсальны и нетребовательны в уходе. Требуется лишь периодическая заправка горючим и запуск, который может осуществляться дистанционно, то есть автоматически. С помощью аэрозольных аппаратов можно производить поливы и увлажнения воздуха, обработку полей гербицидами (борьба с сорняками) и инсектицидами (борьба с вредителями), подкормку растворами удобрений.
Предпосылками для этого, кроме универсальности применения, является очень малая стоимость и компактность (для «Микрона» нужна площадь не больше, чем для дождевальной головки) и редкостная простота управления и обслуживания.

Своеобразным вариантом закрытой оросительной системы является подпочвенное орошение, когда вода для увлажнения верхнего слоя почвы подается на глубину 40-60 сантиметров по проложенным трубам или по полым ходам. При поливе первым способом вода из труб поступает в грунт через их пористые стенки. Если материал труб водонепроницаем, то они укладываются короткими секциями по 30 сантиметров с небольшим зазором между секциями. Вода поступает в грунт через эти зазоры. Прокладка труб стоит дорого, и поэтому этот способ орошения не нашел практического применения. При поливе вторым способом в почве на глубине 40-50 сантиметров специальной машиной проделываются полые ходы — кротовины, в которые и подается поливная вода. Чтобы кротовины быстро не разрушались, их заполняют пористыми материалами. Имеются сообщения об успешной работе подземных оросительных систем с наполнением синтетической крошкой.

При подземном орошении увлажнение прикорневого слоя почвы происходит по многочисленным капиллярам. Благодаря этому почва не переувлажняется, не образуется почвенная корка и структура почвы не нарушается. Кроме того, при подпочвенном орошении нет потерь площади под каналы и ничто не препятствует работе сельскохозяйственных машин.
Все это делает подпочвенное орошение перспективным в развитии орошаемого земледелия для небольших хозяйств, за исключением тех районов, где существует опасность засоления почв, или же в тех районах, где вода может просочиться вниз, то есть там, где подстилающие породы составляют галька, крупный песок.

В таких системах вода часть пути или весь путь от источника до растения проходит по трубопроводам. Потери воды снижаются в несколько раз. В случае комбинированной системы, например, на поля доходит 80-84 процента (в два раза больше, чем в открытых системах) от общего количества воды, поданной в оросительную сеть. Комбинированные и закрытые оросительные системы более маневренны в эксплуатации и позволяют механизировать и автоматизировать процесс полива. Поэтому, несмотря на более высокую стоимость строительства (строительство комбинированной системы в 2-3 раза дороже открытой), они быстро окупаются.
Комбинированная система включает в себя насосную станцию, напорный трубопровод, фильтры из нержавеющей стали для предотвращения засоров, приемный резервуар, открытый канал, напорный трубопровод с гидрантами, поливные трубопроводы и поливные борозды или полосы.
Закрытая система не имеет приемного резервуара и открытого канала. Вода из центрального напорного трубопровода сразу поступает в распределительные трубопроводы с гидрантами.

Орошение дождеванием.
Необходимость механизировать процесс полива привела к появлению нового способа орошения-дождевания. Специальными машинами и установками вода разбрызгивается над полями в виде отдельных мелких капель. В зависимости от характера рельефа, размера орошаемых участков и возделываемой культуры применяются различные типы дождевальных установок и машин.
Большие участки (около 100 гектаров) со спокойным рельефом и малыми уклонами (не более 3 метров на один километр) орошают консольными дождевальными агрегатами с большой шириной захвата.
Большие участки со значительными уклонами требуют маневренных дождевальных машин малых габаритов, но с большим радиусом действия. Интенсивность дождя, то есть количество распыляемой над полем воды, должна быть небольшой, чтобы ее избыток не размывал склоны. В настоящее время есть машины, лишь частично отвечающие этим требованиям. Это навесные дальноструйные дождевальные машины ДДН-45, ДДН-50 и другие. Прерывистый характер работы навесных дождевателей позволяет орошать поле сразу группой машин. При этом один тракторист может обслужить сразу три установки. Недостатком дальноструйных машин является их повышенная чувствительность к ветру и недостаточно равномерное увлажнение почвы.
Для орошения небольших участков со сложным рельефом, на которых возделываются овощные и технические культуры, применяется переносная короткоструйная дождевальная установка КДУ-55М. Она состоит из насосного агрегата, вспомогательного трубопровода длиной 55 метров и двух основных дождевальных крыльев длиной по 120 метров. Вся конструкция разборная и состоит из пятиметровых тонкостенных труб и соединительных муфт (вес каждой секции не превышает 16 килограммов). На этих муфтах, через одну, установлены разбрызгивающие насадки высотой один метр с радиусом действия 6 метров.
У этой переносной установки есть существенный недостаток — узкая полоса захвата и связанные с этим частые перестановки крыльев. Но вместе с тем у переносной дождевальной установки есть два очень ценных свойства: малый размер капель и возможность регулирования объема поливной воды. Это делает ее незаменимой, во-первых, для орошения на склонах — мелкие капли хорошо впитываются и не смывают грунт, а разборные крылья легко вписываются в рельеф. Во-вторых, для выращивания рассады: мелкие капли не повреждают ее, не прибивают к земле и не забрызгивают грязью.
На базе закрытой оросительной сети монтируются стационарные дождевальные установки. Закрытые оросительные системы со стационарными дождевальными установками — наиболее дорогая система орошения. Капиталовложения достигают 100 тысяч рублей на гектар орошаемой площади. Но благодаря дождеванию можно получать два урожая овощей в год, поэтому затраченные средства быстро окупаются.

В открытой системе вода из озера, реки или водохранилища насосной станцией по напорному трубопроводу подается в приемный бассейн. Далее она попадает в магистральный канал, от которого ответвляются распределительные каналы. На отдельные участки поливных земель вода поступает по участковым распределителям, которые ответвляются от участковых каналов. Для полива на полях нарезаются временные оросители, откуда вода поступает непосредственно на поля, в борозды или полосы, ограниченные валиками земли. Из участковых распределителей вода поступает во временные оросители, а из них в борозды с помощью передвижных или переносных сифонов (фото справа). Этот сифонный способ выпуска воды сейчас широко применяется. Выпуск воды через трубы или прокопы в стенках каналов удорожает строительство и обслуживание каналов, увеличивает потери воды, часть которой остается на дне каналов после полива. Выпуск воды через сифоны полностью ликвидирует эти потери воды. Главные преимущества открытых оросительных систем — простота устройства и малая стоимость. Но у них есть и ряд существенных недостатков. Прежде всего велика потеря воды в самих каналах: на фильтрацию только во временных оросителях теряется 12-15 процентов поступившей в них воды. Применение открытых каналов приводит к потерям воды и полезной площади.

Теряется площадь, занятая каналами и их защитными лесополосами, а также проходами вдоль каналов для машин по уходу за ними.
Кроме того, в каналах скапливаются семена сорных растений, с водой семена растущих по откосам сорняков разносятся по полям. За каналами нужно ежегодно ухаживать. Для этого существует целый комплекс машин: косилки для обкашивания откосов канала, каналоочистительные машины и канавокопатели-заравниватели для временных каналов.
Чтобы уменьшить потери воды на фильтрацию, каналы реконструируют: ложе бетонируют или асфальтируют либо уплотняют химическим или механическим способом. Потери воды при этом снижаются, но строительство оросительной сети усложняется и удорожается.