Сельское хозяйство

Архив рубрики ‘Орошение и полив’

Орошаемое земледелие занимает всего 14-15 процентов всей пахотной площади планеты, а кормит больше половины населения Земли. Оросительные каналы и дождевальные установки можно видеть не только в Средней Азии или под Москвой, но и во влажных субтропиках, где за год выпадает 2-2,5 метра осадков. Дело в том, что на урожай влияет не столько общее количество всех осадков за целый год, сколько их правильное распределение в течение этого года: на разных стадиях развития растения по-разному реагируют на недостаток или избыток влаги.
Хлопчатнику, например, в первый период от посева до цветения обильные поливы категорически противопоказаны. Ведь поливы вызывают буйное разрастание зеленой массы растений и также увеличивают опадение бутонов, цветков и коробочек. Во второй период — от начала цветения и до начала созревания — напротив, потребность во влаге максимальная: растения очень чувствительны к подсушиванию почвы. И, наконец, в период от начала созревания до конца сезона избыточное орошение затягивает вызревание и поэтому вредно.
Итак, главная задача любой системы орошения не просто насыщение почвы влагой, а регулирование водного баланса почвы в соответствии с потребностями растений. Различные системы орошения решают эту основную задачу по-разному.

Паводковое орошение.
Наиболее древней системой орошения является паводковая. Этим способом пользовались еще в Древнем Египте, но в некоторых местах он применяется и сейчас. В нашей стране паводковое орошение сохранилось в низовьях Терека и в Муганской степи на реке Куре.
Поскольку время полива диктуется здесь природным водным режимом рек, например, паводок на Куре и Тереке вызывается таянием ледников в горах и достигает максимума в конце июля — начале августа, то на этих землях приходится возделывать культуры, цикл развития которых соответствует этому режиму. Наиболее подходящей оказалась озимая пшеница. Сеют ее после паводка в хорошо увлажненную почву. Пшеница дружно всходит и хорошо зимует. Весенние дожди пополняют запас влаги, ее вполне хватает растениям. Созревает озимая пшеница в июне, то есть до начала следующего паводка. И даже в засушливые годы урожай бывает не ниже 12-16 центнеров с гектара.
Другая разновидность полива — лиманное орошение: затопление полей весенними талыми снеговыми водами. Водный режим здесь другой, и в соответствии с этим изменяются и предпочтительные культуры: яровая пшеница, картофель, просо. Однако, чтобы быть полностью независимым от капризов природы и получать устойчивые урожаи, необходимо регулировать влажность почвы в течение всего периода сельскохозяйственных работ, исходя из потребностей растения во влаге в данный момент времени, количества влаги в почве и выпавших осадков.
Регулируемое (оно называется «правильным») орошение проводится с помощью оросительных систем трех видов: открытой, закрытой и комбинированной.

Аэрозольные распылители могут быть использованы и при борьбе с давними недругами земледельца, отнимающими время от времени весь урожай: суховеями, пыльными бурями, черными морозами, заморозками и другими «погодными» эксцессами.
Когда относительная влажность воздуха падает до тридцати процентов, а температура воздуха поднимается выше 30-35°С, растения начинают испытывать недостаток влаги. Чтобы не получить солнечные ожоги, листья увеличивают испарение воды в два-три раза по сравнению с нормальной погодой. Корни не успевают подавать такое количество воды, и листья обезвоживаются. Если обезвоживание было сильным и длительным, растения погибнут. Многочисленные наблюдения показали, что во время суховея — а подобные условия возникают именно в период этого природного эксцесса — температура листьев хлопчатника повышается до 43-45 градусов (то есть до биологического предела). С усилением ветра вредные действия суховея увеличиваются.

Если во время суховея включить аэрозольную установку, то образовавшееся защитное облако тумана снизит температуру воздуха вокруг растений на 5-10 градусов, влажность резко увеличится, и они смогут перенести непогоду. Благотворное действие аэрозолей скажется и при пыльных бурях, когда сильнейший ветер сметает верхний слой почвы вместе с неокрепшими растениями. Капельки воды будут смачивать почву, связывая друг с другом частицы земли. Воздушная эрозия прекратится.

Аэрозольные распылители

Во время черных морозов корни растений промерзают и погибают, но если укрыть почву снежной шубой с помощью аэрозольной установки, несчастье может быть предотвращено.
Если укрыть растения слоем снега толщиной в 20 сантиметров при плотности снегового покрова в 0,2 грамма на кубический сантиметр, то температура почвы на глубине 20 сантиметров не понизится ниже -1°С.

Методов орошения существует много, но я остановлюсь на самом прогрессивном, только сейчас начинающем входить в практику сельского хозяйства. Речь пойдет о дождевании, а точнее, об одной из разновидностей дождевания — об аэрозольном методе. Последний имеет много наименований: аэрозольный, увлажнительный, освежающий, дисперсный. Суть метода заключается в следующем: вместо больших, тяжелых дождевых капель с помощью специальных установок воздух, растения и почва увлажняются мелкими, «плавающими» в воздухе капельками размером от 50 до 150 микрон. Чтобы лучше разобраться в достоинствах нового метода, необходимо остановиться на некоторых моментах жизни растений.
Растение — это маленький, но очень сильный насос, который выкачивает из почвы воду и, превращая ее в пар, выбрасывает в воздух. Так, например, у одного сильно развитого куста ржи длина всех корней и волосков достигает 10 000 километров. Если всю воду, участвовавшую в жизни растения, принять за сто процентов, то на построение органического вещества, в том числе и урожая, расходуется всего 0,2 процента воды. (Речь идет о растениях, растущих в средних широтах.)

Летом почва и листва нагреваются лучами солнца очень сильно. Растения могут получить ожоги и погибнуть. Чтобы этого не произошло, растения путем транспирации охлаждают воздух и себя. Это понятно, так как на испарение грамма воды затрачивается 590 калорий. Воды испаряется очень много. Общая поверхность листьев на одном гектаре пшеницы достигает 80 тысяч квадратных метров... Такой ковер зелени за вегетационный период может превратить в пар — в зависимости от погодных условий — от 3 до 8 тысяч кубических метров воды. Это не предел. Другие культуры, как, например, люцерна, испаряют значительно больше воды. Как видим, растения испаряют воды больше, чем получают при осадках или орошении.

Совершенно иные условия существования во влажных тропиках, где относительная влажность воздуха очень высока и где растения испаряют значительно меньше воды. В тропиках энергия роста, или прирост органической массы, в три и даже пять раз больше, чем в средних широтах. Значит, коэффициент испарения не является мерой прироста органического вещества, а вода испаряется лишь для того, чтобы создать собственный фито и микроклимат, так как водяные пары в значительной степени поглощают тепловую энергию солнца...
А если воздух и растения увлажнить искусственно? Может быть, при этом дефицитная почвенная влага будет сохранена? Но сразу же встает вопрос: не потребуется ли при таком аэрозольном поливе влаги больше, чем растение взяло бы из земли?

Проведенные расчеты и опыты показали, что для импульсного дисперсного орошения растений в критические периоды их развития на один гектар потребуется 15-20 кубических метров воды в день или за 60 дней вегетации, когда необходимо обеспечить поле водой, — 900-1000 кубических метров воды. Это в 3-6 раз меньше установленных норм полива. Ученые установили, что один гектар пшеницы в жаркий день испаряет 40-60 кубических метров воды.
Дисперсный полив повышает влажность воздуха приземного слоя и среди растений на 40-60 процентов, снижает температуру растений на 4-10 градусов, и транспирация растений достигает минимума. В ночные часы происходит конденсация водяных паров и образуется роса. За счет освобождения скрытой теплоты парообразования температура воздуха среди растений повышается и дефицит влаги в листьях исчезает. Опытные освежительные поливы были проведены за рубежом и у нас в Закавказье.
При сравнении мелкокапельного дисперсного увлажнения и обычного дождевания выявляются дополнительные выгоды. При расходе на один гектар не более 20 кубических метров воды в час полностью исключается поверхностный сток, смыв почвы и ее эрозия, так как вся вода успевает впитаться даже в тяжелую почву. Вредная фильтрация влаги при таком орошении незначительна. Поэтому полностью исключается возможность вторичного засоления почвы. Мелкокапельное орошение не содействует образованию корки на поверхности почвы, а сохраняет ее структуру и аэрацию. Капелька воды, плавая в воздухе, постепенно осаждается на почву, и растения обогащаются углекислым газом и азотом воздуха, улучшается внекорневое питание растений.

Население земного шара быстро увеличивается и, по подсчетам демографов, к 2020 году достигнет 8-8,5 миллиарда человек. Чтобы прокормить эту огромную массу людей, необходимо увеличивать посевные площади, но это вряд ли возможно, так как мест, наиболее пригодных для земледелия, становится все меньше и меньше. При стабилизации обрабатываемой площади необходима интенсификация сельскохозяйственного производства.
Рост цивилизации вызовет увеличение потребления воды на душу населения. Подсчитано, что через двадцать лет запасов пресной воды в наиболее обжитой части РФ будет хватать только для нужд промышленности и для обслуживания населения. Для сельскохозяйственных растений воды не останется. Это, конечно, при нынешних нормах расхода воды. Чтобы этого не случилось, промышленность должна переходить на «более сухие» методы производства. Значительно должна возрасти в общем балансе доля воды, прошедшей очистные сооружения. А перед работниками сельского хозяйства стоит очень трудная задача — найти наиболее экономичный способ расходования воды на орошение.

Вся история сельского хозяйства — это битва человека с природой за урожай. Человек должен освободить землю от зарослей, человек должен распахать и засеять подготовленную почву. Человек должен вырастить, собрать и, наконец, утилизировать урожай. Самое, пожалуй, трудное — вырастить урожай. Крохотный росток, появившийся из брошенного семени, может погибнуть или вырасти хилым, не оправдав затраченный труд.

Причин, которые могут помешать растению развиться, много: его может сжечь горячий суховей, он может погибнуть от морозов или от заморозка, но основная — это недостаток влаги при засухе.
В критические периоды жизни различным растениям требуется определенное количество воды. Если все посевы отдать лишь на милость природы, то на вряд ли можно будет собрать максимальный урожай. Значит, посевы надо поливать, надо регулировать подачу воды на поля.
Эффективность искусственного орошения доказана давно, ибо только оно гарантирует получение высоких, стабильных урожаев. Сейчас в нашей стране около 8 миллионов гектаров орошаемых земель. Нормы, разработанные РАМН, показывают, что в самом недалеком будущем, к 2015 году, эту площадь необходимо удвоить, чтобы прокормить те 380 миллионов человек, которые будут жить в РФ. Для орошения этой площади существующими методами потребуется не менее 150 кубических километров воды.