Как проектируется капельное орошение плодового сада?
Капельное орошение сада подаёт воду и удобрения в корневую зону каждого дерева в объёме, который нужен на каждой фазе развития. Система проектируется с учётом культуры, почвы, возраста деревьев, схемы посадки, рельефа и источника воды: число капельных линий на ряд, шаг и расход капельниц, толщина стенки и программа фертигации определяются по этим данным.
Дерево растёт — и система растёт вместе с ним: правильно спроектированная система поливает каждое дерево с одинаковой точностью от посадки до полного плодоношения.
Что даёт капельное орошение плодовому саду
- Вода прямо в корневую зонуКапельное орошение подаёт воду в зону активных корней дерева, в нужном объёме и с короткими интервалами; сокращаются поверхностный сток, просачивание ниже корневой зоны и испарение с влажной поверхности. КПД подачи воды достигает 90–95%. По данным руководства по орошению цитрусовых Института садоводства Алата (TAGEM, Турция), годовая оросительная норма составляет 600–750 мм при поверхностном поливе и 300–400 мм при капельном. Величина экономии зависит от режима полива и эксплуатации; режим на основе измерений сохраняет этот выигрыш каждый сезон.
- Подкормка в нужный моментЭлементы питания подаются вместе с поливной водой — тогда, когда они нужны дереву, и прямо в активную корневую зону.
- Контроль влажности в междурядьяхКапельное орошение увлажняет только корневую зону вдоль ряда деревьев; междурядья и листва остаются сухими. Влажность в саду остаётся под контролем, снижается риск грибных болезней листьев и плодов, а сорняки развиваются только в приствольной полосе. Техника для опрыскивания, обрезки и уборки может заходить в сад при любой погоде, а полив продолжается и в дни обработок.
- Низкое давление — низкие затраты энергииКапельное орошение работает при низком рабочем давлении, что снижает расход электроэнергии на насосы и эксплуатационные затраты.
- Равный объём воды каждому дереву: проект, оборудование и монтаж вместеРавномерный полив создаётся в три шага. Оборудование: компенсированные капельницы дают одинаковый расход в широком диапазоне давления, поэтому на склонах, пересечённом рельефе и длинных рядах первое и последнее дерево на линии получают одинаковый объём воды. Проект: длины линий, диаметры труб, поливные зоны и перепад давления внутри каждой зоны определяются гидравлическим расчётом с целевым коэффициентом равномерности водораспределения выше 90%. Монтаж: воздухоотводные клапаны ставятся в верхних точках линий, соединения проверяются на герметичность, а при пусконаладке в начале и в конце каждой зоны измеряются давление и расход. Контроль перепада давления на фильтрах и регулярная промывка через концевые клапаны сохраняют эту равномерность на годы.
Одна линия или две? Решает площадь увлажнения
Число капельных линий на ряд определяется не только культурой; решающий показатель — объём почвы, увлажняемый под одним деревом (процент увлажнения). ФАО рекомендует увлажнять в саду не менее 35% объёма корневой зоны каждого дерева; при схеме посадки 5 × 6 м или 6 × 6 м это примерно 10–12 м² увлажнённой поверхности на дерево. Калифорнийский университет (UC ANR) рекомендует увлажнять 40–60% площади сада.
Ширину контура увлажнения задаёт механический состав почвы: средний радиус бокового растекания воды от капельницы составляет около 0,30 м на лёгких почвах, 0,65 м на средних и 1,20 м на тяжёлых (ФАО). Поэтому на средних и тяжёлых почвах и в загущённых посадках одна капельная линия на ряд может обеспечить нужный процент увлажнения; на лёгких и каменистых почвах, при широкой схеме посадки и раскидистой кроне площадь увлажнения дополняют второй линией или кольцом вокруг каждого дерева.
Исследования подтверждают этот принцип: в опыте на яблоне в Чили при одинаковом объёме воды одна линия на ряд дала наибольший урожай на глинисто-суглинистой почве, а четыре линии — на каменистом суглинке. В суперинтенсивном оливковом саду одна линия дала достаточный результат. В исследовании на цитрусовых в Адане (Турция) при одной линии корни сосредоточились со стороны линии; две линии выравнивают распределение корней по обе стороны ряда.
| Схема | Как монтируется | Где подходит лучше всего |
|---|---|---|
| Одна капельная линия на ряд | Одна линия вдоль ряда деревьев | Средние и тяжёлые почвы, загущённые посадки, узкая крона |
| Две капельные линии на ряд | По одной линии с каждой стороны ряда деревьев | Лёгкие и каменистые почвы, широкая схема посадки, раскидистая крона, орехоплодные |
| Кольцо вокруг дерева | Короткая трубка вокруг каждого дерева или капельница с несколькими выходами, питаемые от одной линии | Широкая схема посадки, нерегулярная посадка, молодые сады |
Число и расположение линий рассчитываются в проекте по анализу почвы, культуре и подвою, схеме посадки и целевому проценту увлажнения.
Выбор капельных линий и капельниц
- Толстостенная капельная линияВ многолетних системах — садах и виноградниках — толстостенные линии устойчивы к внешним нагрузкам и давлению в системе; при правильном обслуживании они много лет работают одинаково.
- Компенсированная капельницаДаёт каждому дереву одинаковый объём воды на склонах и длинных рядах; на ровных участках и коротких рядах экономичным решением являются некомпенсированные капельницы.
- Шаг и расход капельницОпределяются механическим составом почвы: на лёгких почвах капельницы размещают чаще, чтобы контур увлажнения образовал сплошную полосу вдоль ряда.
- Внутрипочвенное капельное орошениеКапельная линия заглубляется в почву; применяются капельницы, защищённые от проникновения корней и подсоса почвы после остановки системы. Это обеспечивает свободную обработку почвы и проезд техники и сводит к минимуму влажную поверхность.
- Подвесная линияВ шпалерных садах капельная линия подвешивается к шпалерной проволоке: она защищена от повреждений техникой и животными, а борьба с сорняками в приствольной полосе становится проще.
От посадки до полного плодоношения: система растёт вместе с деревом
В молодом саду корневая зона невелика; в первые годы вода подаётся ближе к штамбу, а контур увлажнения расширяется по мере развития кроны. Головной узел и магистральные трубопроводы с самого начала рассчитываются на водопотребление в период полного плодоношения; по мере роста сада расширяется только подача воды к каждому дереву. Применяемые методы:
- Последовательное открытие заглушённых капельницкапельницы между деревьями в первые годы остаются заглушёнными и открываются по мере развития кроны.
- Увеличение числа капельниц на деревов молодом саду начинают с одной-двух капельниц на дерево и по мере роста добавляют накладные (on-line) капельницы на трубку. Для только что посаженных деревьев ФАО приводит в качестве начальной схемы две капельницы по обе стороны штамба на расстоянии 35–40 см от него.
- Перенос линии наружу вместе с кронойв первые годы линию укладывают ближе к штамбу и по мере распространения корней смещают к проекции кроны; для этого линии укладывают вдоль ряда с запасом по длине. Правило, применяемое для цитрусовых: расстояние от штамба до проекции кроны делят на три части, и линию размещают между второй и третьей частью, считая от штамба (TAGEM Алата).
- Кольцо вокруг деревавокруг корневого кома молодого дерева укладывают короткое кольцо трубки или капельницу с несколькими выходами; диаметр кольца увеличивают по мере роста дерева.
- Последующее добавление второй линиив садах, спроектированных под две линии, в первые годы начинают с одной линии на ряд, а вторую добавляют, когда разовьются крона и корневая система; распределительные трубопроводы и клапаны с самого начала подбираются под две линии.
- Временная линия на первые годы, постоянная — потомв первые два-три года полив ведётся по временным тонкостенным капельным линиям, которые после формирования сада заменяются постоянными толстостенными.
- Микродождевание для молодых деревьевособенно на лёгких почвах в первые годы можно выбрать микродождевание, чтобы увлажнять корневую зону молодых деревьев на большей площади.
Режим полива: когда и сколько?
Водопотребность дерева рассчитывается как произведение эталонной эвапотранспирации района (ETo) на коэффициент культуры (Kc): ETc = Kc × ETo. Kc меняется по фазам развития; в расчёте учитываются также возраст деревьев и степень покрытия кроной.
Срок полива точнее определяют приборами контроля влажности почвы — тензиометрами и TDR-датчиками. Контроллеры по этим показаниям включают поливные зоны по программе.
Регулируемое дефицитное орошение может повысить продуктивность использования воды у подходящих культур — маслины, косточковых и семечковых, технического винограда — в определённые фазы развития и под контролем специалиста. В период цветения, завязывания плодов и их интенсивного роста водопотребность дерева покрывается полностью; для требовательных к влаге культур, например ореха грецкого, применяется полный полив.
| Культура | Начало сезона | Середина сезона | Конец сезона |
|---|---|---|---|
| Яблоня, черешня, груша (междурядья без залужения) | 0,45–0,60 | 0,95 | 0,70–0,75 |
| Персик и другие косточковые | 0,45–0,55 | 0,90 | 0,65 |
| Миндаль | 0,40 | 0,90 | 0,65 |
| Орех грецкий | 0,50 | 1,10 | 0,65 |
| Маслина | 0,65 | 0,70 | 0,70 |
| Цитрусовые (70% покрытия кроной) | 0,70 | 0,65 | 0,70 |
| Столовый виноград | 0,30 | 0,85 | 0,45 |
В садах с залужением междурядий значения середины сезона выше (1,20 для яблони, черешни и груши). Значения для конкретного района и сорта рассчитываются в проекте.
Фертигация: питание по фазам развития
Узел фертигации в составе головного узла подаёт удобрения с каждым поливом в соотношении, соответствующем фазе развития дерева: в программе учитываются разные потребности в питании при росте побегов и цветении, при завязывании и росте плодов и после уборки урожая. Дозирование с контролем EC и pH обеспечивает равномерное поступление элементов питания в корневую зону. Фертигацию начинают после выхода системы на рабочее давление, а в конце полива линии промывают чистой водой.
Защита сада от заморозков
Основные методы борьбы с весенними заморозками — дождевание над кроной, подкроновое дождевание (микродождевание), ветровые машины и обогреватели (ФАО, 2005). Подкроновую систему микродождевания можно использовать и для полива. Когда противозаморозковая система планируется в одном проекте с капельным орошением, источник воды, насосная станция и фильтрация рассчитываются вместе; метод выбирается с учётом расположения сада, типа заморозков и источника воды.
Этапы проекта
- Предпроектная проработка: оцениваются участок, культура и сорт, схема посадки, анализы почвы и воды, источник воды и энергии; представляются варианты системы и экономическая целесообразность инвестиций.
- Рабочее проектирование: рассчитываются водопотребность, процент увлажнения и гидравлика; схема линий, поливные зоны, диаметры труб, подбор капельниц, головной узел и контроллеры уточняются вместе со спецификацией.
- Монтаж: в согласованном объёме выполняются поставка, монтаж, испытания давлением и расходом и пусконаладка.
- Эксплуатация и обслуживание: настраивается программа полива и фертигации; составляется график обслуживания фильтров, линий и капельниц, поддержка оказывается в течение всего сезона.
Частые вопросы
- Сколько литров воды в день нужно плодовому дереву?
- Суточная водопотребность определяется индивидуально и рассчитывается по коэффициенту культуры, эвапотранспирации района, возрасту дерева и размеру кроны (ETc = Kc × ETo). У молодых деревьев она невелика и растёт по мере развития кроны; AGIMEX составляет режим полива вашего сада на основе этого расчёта.
- Сколько капельных линий укладывают на ряд деревьев?
- Решает процент увлажнения: под каждым деревом должно увлажняться не менее 35% объёма корневой зоны (ФАО). На средних и тяжёлых почвах и в загущённых посадках для этого достаточно одной линии на ряд; на лёгких и каменистых почвах, при широкой схеме посадки и раскидистой кроне применяют вторую линию или кольцо вокруг каждого дерева.
- Как устроить капельное орошение в молодом саду?
- Головной узел и магистральные трубопроводы рассчитываются на полное плодоношение, а подача воды к каждому дереву растёт вместе с деревом. Применяются последовательное открытие заглушённых капельниц, добавление капельниц на дерево, перенос линии наружу вместе с кроной, кольцо вокруг дерева и последующее добавление второй линии.
- Какую капельную линию применяют в саду?
- Для многолетней работы применяют толстостенные капельные линии. На склонах и длинных рядах компенсированные капельницы дают каждому дереву одинаковый объём воды; при внутрипочвенной укладке выбирают капельницы, защищённые от проникновения корней.
- Сколько воды экономит капельное орошение сада?
- Экономия достигается за счёт сокращения стока, глубинного просачивания и испарения и зависит от режима полива. По данным руководства по цитрусовым Института Алата (Турция), годовая оросительная норма составляет 600–750 мм при поверхностном поливе и 300–400 мм при капельном; КПД подачи воды при капельном орошении — 90–95%.
- Как защитить сад от заморозков?
- Основные методы — дождевание над кроной, подкроновое микродождевание, ветровые машины и обогреватели. Метод выбирается с учётом расположения сада, типа заморозков и источника воды; когда системы дождевания планируются в одном проекте с капельным орошением, источник воды, насосная станция и фильтрация рассчитываются вместе.
- Есть ли государственная поддержка капельного орошения садов?
- Программы поддержки открываются периодически, их условия могут меняться в каждом периоде. Инвестиции в водосберегающее орошение в периоды приёма заявок могут получать государственные субсидии на развитие сельских территорий и льготные кредиты. Информация носит справочный характер; приоритет имеют официальные объявления уполномоченных органов.
Источники
- ФАО — Pressurized Irrigation Techniques, глава 14: Капельное орошение (процент увлажнения, боковое растекание воды по типам почв, схемы для садов) ↗
- ФАО — Irrigation and Drainage Paper 56, Crop evapotranspiration, таблица 12: коэффициенты культуры (1998) ↗
- ФАО — Irrigation and Drainage Paper 66, Crop yield response to water: дефицитное орошение плодовых и винограда (2012) ↗
- University of California ANR — Schwankl, Microirrigation systems: площадь увлажнения, одна и две линии в саду ↗
- Lecaros-Arellano et al. (2021), Agricultural Water Management 248: 106781 — число линий на ряд, увлажняемый объём почвы и урожай яблони ↗
- Fernandes et al. (2021), Response of vegetative and fruit growth to the soil volume wetted by irrigation in a super-high-density olive orchard, Agricultural Water Management 258 ↗
- Kekeç, Özekici (2019), Root distribution of irrigated citrus trees planted on ridge, Университет Чукурова ↗
- University of Florida IFAS — Parsons, Morgan, Management of microsprinkler systems for Florida citrus (HS958): число эмиттеров у молодых деревьев ↗
- TAGEM, Институт садоводства Алата — Gönen, Орошение цитрусовых (2022, на турецком языке) ↗
- TAGEM, Центральный институт садоводства им. Ататюрка — Орошение яблони (на турецком языке) ↗
- ФАО — Snyder, de Melo-Abreu, Frost protection: fundamentals, practice and economics, глава 7 (2005) ↗
Связанные страницы
Проект орошения и капельное орошение под ключ
Проектирование систем орошения для полей, садов и теплиц — полевое орошение, капельное орошение, гидравлический расчёт, подбор оборудования и автоматизация полива. Системы орошения под ключ: в согласованном объёме AGIMEX также выполняет поставку, фертигацию, монтаж, испытания и пусконаладку.
От чего зависит стоимость системы капельного орошения?
Стоимость капельного орошения — не фиксированная цена за гектар: она рассчитывается по элементам системы с учётом культуры, почвы, рельефа, воды и капельной линии.