Движение воды в почве

   Когда вода попадает постепенно в почву в определенной точке, на ее действуют сила гравитации (вниз) и капиллярное взаимодействие (радиально за пределы данной точки), формируя характерные способы движения и уровень впитывания воды в почву.
  Песчаная почва характеризуются большими пустотами между частицами почвы. Из-за таких пустот песчаная почва имеет относительно слабое капиллярное взаимодействие и низкое сопротивление гравитации, что в итоге уменьшает боковое движение воды в почве и усиливает ее нисходящее движение. Поэтому, распределение воды в песчаной почве будет более глубокое с небольшим боковым распространением, и восходящее движение воды будет минимально.
  С другой стороны, тяжелая глинистая почва проявляет сильное капиллярные взаимодействие, но слабое движение воды вниз под действием силы гравитации. Таким образом, в глинистой почве движение воды будет более широким и умеренным в глубину из-за высокого капиллярного взаимодействия. Проходимость воды в такой почве будет относительно низкой. В глинистых почвах, которые подверглись уплотнению, нисходящее движение воды еще более ограничено, что может привести к широкой и неглубокой зоне увлажнения при капельном поливе. Это может привести к застою воды в почве. Таким образом, в глинистой почве степень движения воды будет зависеть не только от типа почвы, но также от ее плотности.
  Для большинства типов почв уровень движения воды будет между двумя крайностями (песчаной и глинистой почвами). Рисунок 2 показывает, как движется вода при капельном поливе в зависимости от типа почвы.
 
   Рисунок 2. Распространение воды
  Где, Clay – глина, Loam – суглинок, Sand – песок.
  В дополнение к типу почвы, на уровень движения воды также влияет интенсивность капельного полива. Меняя темп и силу полива, можно изменять зону увлажнения и интенсивность движения воды в почве. Например, капельный полив 40 литров воды в течение 5 часов, даст более широкий и не глубокий уровень увлажнения почвы, нежели использовать те же 40 литров, но в течение 10 часов полива. Это связано с тем, что при более интенсивном уровне полива вода не успеет быстро просачиваться в почву непосредственно под капельницей, и будет растекаться вдоль нее. Таким образом, для увеличения горизонтального распространения воды в песчаной почве, нужно применять капельный полив с высоким уровнем водовылива. Для глинистой почвы или суглинки лучше использовать капельное орошение с низким уровнем водовылива. Это даст возможность не допустить перелив или недолив воды, а также обеспечит лучшее проникновение воды в почву. В таблице 2 приведены оценочные данные относительно площади увлажнения почвы в зависимости от типа почвы.

Тип почвы	Приблизительный радиус увлажнения почвы м.
Крупнозернистый песок	0.15 - 0.45
Мелкий песок	0.3 - 0.91
Суглинок	0.9 - 1.4
Тяжелая глина	1.2 - 1.8

  Таблица 2. Радиус увлажнения почвы.
  Другие полезные статьи про капельное орошение и советы садоводам Вы найдете на нашей странице НАВИГАЦИЯ ПО САЙТУ   

   Больше информации про капельное орошение Вы можете узнать на сайте АГРОСТИМУЛ. Заходите, мы ждем Вас!

Взаимосвязь воды и почвы

  Система капельного орошения – это, по существу, система транспортировки, которая поставляет воду и питательные вещества в корневую систему растений. Финальным звеном в этой цепочке является почва. Часто начинающие пользователи капельных систем не уделяют должное внимание почве, ошибочно полагая, что будет достаточно иметь только качественную систему полива. Физические и химические свойства почвы определяют ее способность транспортировать, а также сохранять воду и питательные вещества. Таким образом, понимание типа почвы и ее взаимодействия с водой является ключевым фактором при разработке капельного полива в каждом отдельно случае. Ниже приведены термины и их определения, которые помогут понять механизмы движения и накопления влаги в почве.   ГИГРОСКОПИЧЕСКАЯ ВОДА – это когда вода сильно/плотно удерживается в почве. Вода не перемещается по капиллярам или благодаря силе тяжести, и обычно не доступна для корней растений.
  КАПИЛЛЯРНАЯ ВОДА– это когда вода удерживается в порах благодаря поверхностному напряжению между водой и частицами почвы. Капиллярная влажность является основным источником воды для растений.
  ГРАВИТАЦИОННАЯ ВОДА - свободная вода в почве, которая беспрепятственно опускается к корням растения под действием силы гравитации. После того, как земля будет полностью полита, гравитационная вода будет просачиваться вниз, оставляя почву выше под собой увлажненной.
  ВЛАГОЕМКОСТЬ – этот показатель определяет способность почвы удерживать воду в противовес силе гравитации. Если почва полностью насыщается водой, а затем высыхает в течение 24 часов, тогда она достаточно влагоемкая. Для большинства культур поддержание идеального уровня влажности положительно сказывается при вегетативном росте, так как обеспечен баланс между достаточным уровнем влаги в почве и ее вентилированием.
  ТОЧКА УВЯДАНИЯ – это уровень содержания влаги в почве, при котором растение начинает увядать, прекращая нормальный рост.
  ДОСТУПНОСТЬ ВОДЫ В ПОЧВЕ рассчитывается как разница количества воды между нормальной влагоемкостью и точкой увядания. Существует значительный разброс в значениях влагоемкости, точки увядания и доступности воды для разных типов почв. Песок имеет низкие значения по всем трем показателям, в то время как глина имеет высокие значения влагоемкости и точки увядания, а также умеренно высокой доступной воды в почве. Суглинка, которая содержит в равных пропорциях песок, ил и глину, находится между песком и глиной по показателям влагоемкости и точки увядания, но показатель доступности воды в почве для суглинки самый высокий среди всех типов почв. Количество воды, которое находится в почве можно измерить с помощью взвешивания, электрического сопротивления, напряженностью воды, визуальным наблюдением за ростом растений или просто на ощупь.
  В таблице 1 приведены некоторые цифры, которые могут быть использованы как приблизительное руководство для понимания изменений показателя удержания воды в различных почвах. Поскольку различают большое количество различных видов почв, величина удержания воды также должна быть определена экспериментально.

Строение почвы	Уровень содержания воды в почве
	Влагоемкость, %	Точка увядания, %	Доступность воды в почве, %
Песок	9	2	7
Глинистый песок (субпесчаный)	14	4	10
Песчаный суглинок	23	9	14
Песчаный суглинок + органические вещества	29	10	19
Суглинок	34	12	22
Суглинок, с повышенным содержанием глины	30	16	14
Глина	38	24	14
Хорошо структурированная глина	50	30	20

 

 Таблица 1 содержание воды в зависимости от типа почвы.

  Другие полезные статьи про капельное орошение и советы садоводам Вы найдете на нашей странице НАВИГАЦИЯ ПО САЙТУ   
  
  Больше информации про капельное орошение Вы можете узнать на сайте АГРОСТИМУЛ. Заходите, мы ждем Вас!

Что такое почва?

  ПОЧВА – это «хранилище» питательных веществ для растений, а также проводник воды и удобрений непосредственно к корневой системе. Почва является креплением для корней растений и резервуаром воды. Существуют различные типы почв, которые отличаются друг от друга в зависимости от их физических свойств. Тот или иной вид почвы часто определяет тип культуры, которую можно выращивать, а также вид системы орошения, который необходимо применять. Таким образом, глубокое понимание свойств почвы поможет более точно проектировать и устанавливать системы капельного полива. Ниже детально описаны эти свойства.
  СТРОЕНИЕ почвы. Строение определяется пропорциональным соотношением различных по размеру минералов/частиц (песок, ил и глина) в составе почвы. Строение почвы играет главную роль в процессах, которые управляют движением воды, водной вместимостью почвы, а также доступностью и уровнем задержки питательных веществ. Строение почвы можно определить путем ее просеивания через двух миллиметровую сетку. На сетке останутся органические вещества, а минералы/частицы пройдут через сетку. Чтобы определить их процентное соотношение, необходимо отфильтрованный образец разделить на песок, ил и глину. Это можно сделать следующим путем: налить воду в высокую, прозрачную цилиндрическую емкость с образцом, тщательно встряхнуть и дождаться, когда все это осядет. Песок осядет на дно через минуту; ил будет оседать около 2-3 часов; глина осядет в самом верху через 18-24 часа. Простое сравнение объема, занятого каждым компонентом дает возможность довольно точно определить их процентное соотношение. Рисунок 1 ниже показывает градацию строения почвы в виде треугольника. Так как рисунок на английском языке, ниже приведен перевод всех обозначений.
 

  РИСУНОК 1. Percent clay – процент содержания глины. 2. Percent silt – процент содержания глины. 3. Percent sand – процент содержания песка. 4. Sand – песок. 5. Loamy sand – глинистый песок. 6. Sandy loam - песчаный cуглинок. 7. Sandy clay loam - песчаный суглинок. 8. Sandy clay - песчаная глина. 9. Loam, clay loam – суглинок. 10. Silt loam, silty clay loam – илистый суглинок. 11. Silt – ил. 12. Silty clay - илистая глина. 13. Clay – глина.
  СТРУКТУРА определяет компоненты из которых состоит почва. Такие термины, как раздельный зернистый, гранулированный, пластинчатый и блочный обозначают различные типы структуры почвы. Структура почвы влияет на влажность, движение воды, лекгодоступность питательных веществ, активность микроорганизмов, характер развития корневой системы и рост растения.
  ВЕРХНИЙ ПОЧВЕННЫЙ СЛОЙ. Оптимальное физическое состояние верхнего почвенного слоя крайне необходимо для обеспечения нормального роста растений. Если почва в хорошем состоянии, тогда она мягкая, рыхлая, легко обрабатывается, и легко впитывает воду. С необработанной почвой тяжело работать, она комковатая, медленно впитывает воду, имеет слабый дренаж и сильно слипается, когда влажная. Растения, которые растут в почвах со слабой обработкой часто страдают от проблем выветривания и слабого развития корневой системы.
  ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ – это отношение массы почвы к ее объему, выраженному в граммах за кубический сантиметр или фунтах за кубический фут. Для определения этого показателя необходимо взять образец почвы и измерить его объем. Затем образец помещают в печь, чтобы удалить воду, после этого необходимо взвесить сухой образец. Масса сухой почвы деленная на объем первоначального образца определяет объемную плотность.
  ПОРИСТОСТЬ может быть рассчитана из реальной и объемной плотности: Пористость, % = 100(1- ОП/ДП), где ОП – объемная плотность (кг/м. куб). ДП – действительная плотность (2668,9 кг/м. куб минеральной почвы)
  УРОВЕНЬ ИНФИЛЬТРАЦИИ (ПРОНИКНОВЕНИЯ) – это показатель, который определяет уровень проникновения воды в почву. Уровень проникновения почвы зависит от ее структуры, качества обработки, плотности, пористости и содержания влаги. Уровень инфильтрации почвы может наложить ограничение на тип и строение системы капельного орошения. Если не брать в расчет этот показатель при установке капельного полива, то возможна эрозия и заболачивание почвы.
 Другие полезные статьи про капельное орошение и советы садоводам Вы найдете на нашей странице НАВИГАЦИЯ ПО САЙТУ   
 Больше информации про капельное орошение Вы можете узнать на сайте АГРОСТИМУЛ. Заходите, мы ждем Вас!

Преимущества капельного орошения

  Какие преимущества использования капельного орошения? Почему все больше фермеров по всему миру выбирают именно этот способ полива? Какие выгоды при использовании капельного орошения оправдают Ваши инвестиции? Список преимуществ на самом деле достаточно длинный. Остановимся на самых ключевых из них:
  1. Низкий уровень потребления воды
  Одна из самых важных особенностей капельного орошения от прочих способов полива – это в разы меньший уровень потребления воды. Большинство систем капельного орошения сконструированы таким образом, чтобы обеспечить каждое конкретное растение необходимым количеством воды ежедневно, в течение 6 часов или более. Если сравнивать, что при спринклерной системе полива будет потрачена недельная норма потребления растением воды всего лишь за час, тогда ценность и безальтернативность капельного орошения еще больше возрастает. Низкий уровень потребления воды также означает, что нужно будет меньше нести затрат на эксплуатацию, так как трубопроводы, капельницы, фильтрационное оборудование и т.д. менее изнашиваются и дольше прослужат. Одним словом, при использовании технологии капельного орошения в средне- и долгосрочной перспективе капитальные и эксплуатационные затраты будут значительно ниже, чем при других способах полива.
  2. Равномерность полива
  Другой ключевой особенностью капельного орошения является равномерность полива по всей системе. Равномерность в данном случае означает то, что все растения получают одинаковое количество воды. В обычных системах орошения, где вода подается неоднородно, необходим более интенсивный полив, чтобы те растения, которым меньше достается воды также получали необходимую влагу. Таким образом, равномерный полив обеспечивает более эффективное орошение с меньшими затратами воды, электроэнергии, удобрений и человеческого труда.
  3. Подача воды в почву
  Одним из самых важных преимуществ капельного полива является то, что вода подается непосредственно к корневой системе растения. Это означает, что почва между растениями остается сухой, и на ней намного легче проводить уборочные или прочие работы, чем на влажной земле. Также уменьшается эрозия почвы и естественным образом достигается снижения количества сорняков (они находятся в менее выгодном положении).
  4. Управление около корневой средой
  Одним из наиболее важных аспектов микро-орошения является то, что в большинстве случаев будет создана совершенно новая, благоприятная для растений около корневая среда, которая будет содержать в себе необходимое количество влаги и удобрений для лучшего роста. Также при этом увеличивается устойчивость к заболеваниям растений и уменьшается уровень солей в почве.
  5. Снижение заболеваемости растений
  Хотя трудно дать количественную оценку, но как свидетельствует ряд проведенных научных исследований, при применении технологий капельного полива, количество болезненных растений снижается при прочих равных условиях. Это достигается тем, что уровень подачи воды, удобрений и химикатов тщательно контролируется и управляется. В дополнение, распространение любых существующих болезнетворных организмов при капельном поливе менее вероятно, так как отсутствует поверхностный сток воды.
  6. Возможность установки капельного полива на сложной местности
  Технология капельного орошения дала возможность использовать практически все земли для сельского хозяйства, даже те (например, с сильно ломаным ландшафтом), на которых раньше невозможно было выращивать урожай. Неравномерный ландшафт земли создает очень много проблем для обычных способов полива: неравномерный полив, образование луж, засоление почв и т.д. Капельный полив решает все эти неудобства, нет необходимости проводить дорогостоящие работы по выравниванию земель.
  7. Полив на проблемных почвах
  Капельный полив идеально подходит для работы на «проблемных» почвах. Низкий уровень подачи воды, который обеспечивает капельная система, идеален для глинистых почв с низкими показателями проникновения, поскольку вода проникает достаточно медленно в почву, и при обычном поливе могут образовываться застои воды. С другой стороны, песчаные почвы часто не могут сохранять достаточное количество воды, и при обычном поливе большая часть теряется, глубоко просачиваясь в воду. Капельное орошение идеально подходит для таких почв, поскольку способно подавать воду часто и длительно.
  8. Экономия воды
  Технологии капельного орошения дают возможность крупным аграрным предприятиям, фермерам, садоводам и просто дачникам экономить воду уже не одно десятилетие. Это связано в первую очередь с тем, что в отличие от спринклерной системы орошения, технология капельного полива использует воду в небольших количествах и постепенно, направляя воду непосредственно к корневой зоне растения. Кроме того, системы капельного полива достаточно равномерно распределяют воду по всей системе, даже когда давление варьируются из-за не равномерного ландшафта местности. Более детально про экономию воды Вы сможете прочитать в статье Экономия воды при применении технологии капельного орошения.
  9. Эффективное обеспечение растений удобрениями и прочими химическими элементами.
  Капельный полив - эффективное средство подачи удобрения и прочих химических соединений к корням растений. Способность удобрять в заданном интервале и непосредственно к корневой системе растения обеспечивает более высокую урожайность. Контроль над уровнем подачи удобрения и его интервалами, помимо повышения урожайности, дает возможность экономить затраты на удобрения, уменьшать уровень солей в почве, снижать рост сорняков и т.д.
  10. Повышенная стойкость к солености почв
  В процессе своей жизни, растения извлекает воду и питательные вещества (микроэлементы) из почвы. Поскольку в почве уменьшается количество питательных веществ между поливами,в почве со временем становится больше солончака. Повышение уровня солей в почве негативно отражается на урожайности агро культур. Капельное орошение значительно уменьшает чувствительность большинства зерновых культур к повышенному уровню солей в почве, благодаря обеспечению воды и питательных веществ непосредственно к корням растений. Частое и регулярное обеспечение водой вымывает соли вглубь земли, дальше от корней растений. Этот процесс также еще называют «микровыщелачивание почв».
  11. Экономия электроэнергии
  Если сравнивать с обычными способами полива (разбрызгиватели, шланги и т.д.), капельное орошение дает значительную экономию электроэнергии. При капельном орошении рабочее давление и интенсивность подачи воды значительно ниже, и благодаря этому происходит экономия электроэнергии.
  12. Повышение урожайности
  При использовании обычных способов полива, зона увлажнения почвы уменьшается вниз от поверхности. Поэтому, те корни растения, которые находятся ниже, не получают достаточно влаги, снижая, таким образом, урожайность. Система капельного полива поддерживает одинаковую влажность по всей корневой зоне, растение получает достаточное количество воды. Для большинства зерновых культур уровень и равномерность влаги в почве играет ключевую роль для повышения урожайности.
  13. Повышение качества урожая
  Все выше описанные преимущества капельного полива в итоге повышают качество урожая.
  14. Снижение затрат на оплату труда
  Одним из главных преимуществ капельного полива является снижение затрат на оплату труда. Требование к привлечению человеческого труда при капельном орошении низкое, так как система в большинстве случаев автоматизирована и покрывает большие площади орошения по сравнению с другими способами полива. В дополнение к прямому сокращению труда, происходит еще и косвенное: снижается потребность в культивировании, ручном внесении удобрений и т.д.
  15. Полный контроль над ростом растений
  При капельном поливе человек полностью контролирует процесс полива и внесения удобрений. Пользователь может включить или отключить подачу воды, в зависимости от погодных условий; применять или нет удобрения для роста урожайности; задать определенный график и интенсивность полива одновременно для разных видов растений; оперативно применить пестициды для борьбы с сорняками или болезнями.
  Другие полезные статьи про капельное орошение и советы садоводам Вы найдете на нашей странице НАВИГАЦИЯ ПО САЙТУ   
  Больше информации про капельное орошение Вы можете узнать на сайте АГРОСТИМУЛ. Заходите, мы ждем Вас!

История развития капельного орошения

  Несмотря на то, что устройство капельного полива достаточно простое, практическое применение данной системы началось только во второй половине 20-го века. Связано это в первую очередь с доступностью и дешевизной необходимых материалов для капельного полива. Исследования в этой области начались приблизительно в середине восемнадцатого столетия. Ранние попытки создания ирригационной системы были предприняты в 1860 году немецкими исследователями, которые просто подавали воду для полива в подземную дренажную систему. В первой половине двадцатого столетия, исследователи использовали в основном пористые трубы: профессор Мичиганского университета О.Е. Робери в 1934 году экспериментировал с капельной трубкой, сделанной из пористого брезента. Как часто происходит в развитии технологий, решающий прорыв случился в области разработки новых материалов, когда в 1935 году случайно был открыт полиэтилен в Великой Британии.
  Полиэтилен или PE был изобретен, когда этилен (компонент природного газа) подвергли высокой температуре под высоким давлением. На раннем этапе развития технологии производства был известен только способ получения полиэтилена с низкой плотностью. Полиэтилен с низкой плотностью, произведенный при относительно высоком давлении до 350 000 кПа, обладал отличной устойчивостью к большинству химических соединений (кислотам, химикатам и т.д.), а также обладал хорошими свойствами электрического изолятора. Благодаря этим свойствам его широко применяли во время Второй мировой войны. В 1948 году был открыт полиэтилен высокой плотности, произведенный при относительно низком давлении 2 000 кПа, и это значительно расширило область применения полиэтилена. В 1977 году произошел значительный прорыв в индустрии производства высоко плотного полиэтилена, снизились затраты и повысилось качество его производства. Технологии производства полиэтилена продолжали развиваться, ученые научились изготавливать полиэтилен с низкой плотностью, но при этом такой полиэтилен обладал повышенной прочностью и сопротивлением к растяжению.
  Полиэтилен - удивительно жесткий и, в тоже время, гибкий материал с широким диапазоном физических свойств, в зависимости от расположения молекул этилена. Сегодня полиэтилен используется практически во всех областях деятельности человека, в том числе и для производства компонентов системы капельного орошения (ленты ПВХ, капельные трубки, капельные ленты и т.д.). Для повышения качества и долговечности компонентов капельного полива из полиэтилена, к ним добавляют различные добавки, включая антиокислители, стабилизаторы и сажа (для прозрачной пластмассы). Полномасштабное коммерческое использование систем капельного полива началось в конце 1960-ых и в начале 1970-ых. Естественно, что интерес к развитию капельного орошения наиболее развился в таких районах как Австралия, южная Калифорния и Ближний Восток, где традиционно испытывается недостаток поливной воды. При применении капельного орошения фермеры довольно быстро обнаружили, что во многих случаях они могли существенно увеличить свои урожаи, одновременно уменьшая использование воды на 25 - 50 процентов. Благодаря этому технологии капельного орошения теперь применяются по всему миру, в том числе и в Украине.
  Вернуться назад Основные компоненты и терминология системы капельного орошения
  Читать далее Преимущества капельного орошения
  Перейти на страницу списка всех статей про капельное орошение
  Больше информации про капельное орошение Вы можете узнать на сайте АГРОСТИМУЛ. Заходите, мы ждем Вас!

  Другие полезные статьи про капельное орошение и советы садоводам Вы найдете на нашей странице НАВИГАЦИЯ ПО САЙТУ