способ орошения земель с близким уровнем залегания минерализованных грунтовых вод

Формула изобретения

Способ орошения земель с близким уровнем залегания минерализованных грунтовых вод, включающий подачу на орошаемый участок воды поливной нормой, обеспечивающей увлажнение расчетного слоя почвы без стока оросительной воды в грунтовые воды, отличающийся тем, что между увлажняемым слоем и грунтовыми водами формируют слой из гранулированного гидрофобного материала с размером гранул не менее 5 мм, а верхний слой почвы на орошаемом участке в течение межполивного периода поддерживают в увлажненном состоянии путем проведения мелкодисперсного дождевания.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение при орошении земель, подтопленных минерализованными грунтовыми водами, находящимися на глубине 1-1,5 м. При такой глубине расположения грунтовых вод нисходящий ток поливной воды часто достигает их уровня, а после завершения полива при высыхании почвы восходящий капиллярный ток выносит соли к поверхности поля, производя засоление корнеобитаемого слоя почвы.

Наиболее эффективным способом орошения земель с близким залеганием грунтовых вод является закладка на участке глубокого дренажа, отвод грунтовых вод с помощью дрен и коллекторов в водоприемник, проведение поливов на глубину менее глубины закладки дренажа и отведение в дренаж воды, просочившейся за пределы расчетного слоя почвы. (А.В. Шуравилин, А.И. Кибек, учебник «Мелиорация», с 116-119, «ИКФ «ЭКМОС», 2006 г.).

Недостатками этого способа является высокая стоимость глубокого дренажа, большие дополнительные затраты на содержание дренажной сети в рабочем состоянии. Отводимые дренажные воды оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Кроме того, существуют массивы пахотных земель, где отсутствует возможность устройства водоприемников для дренажных вод.

Известен способ орошения земель с близким уровнем залегания минерализованных грунтовых вод, который включает проведение поливов дождеванием небольшими нормами с увлажнением слоя почвы толщиной менее глубины залегания грунтовых вод. При этом исключается поступление поливной воды в грунтовые воды (И.А. Костоварова, «Орошения озимой пшеницы и хлопчатника дождеванием при близком залегании грунтовых вод», автореферат, с 12-13, М. 2012 г.). Этот способ принят в качестве прототипа.

Недостатком указанного способа является то, что отсутствие поступления поливного тока в грунтовые воды не исключает возможность возникновения восходящего капиллярного тока, выносящего соли грунтовых вод в корнеобитаемый слой почвы. Это связано с тем, что выше уровня грунтовых вод формируется капиллярная кайма, высота которой в зависимости от водно-физических свойств почвы может составлять от 0,5 до 6 м. При уровне грунтовых вод 1-1,5 м капиллярная кайма, как правило, достигает пахотного слоя. Поэтому при проведении полива нисходящий поливной ток смыкается с капиллярной каймой. После завершения полива при высыхании поверхности поля образуется восходящий ток оросительной воды, с которым происходит подтягивание минерализованных вод в пахотный слой и накопление в нем солей.

Цель предлагаемого изобретения - снижение опасности засоления земель с близким уровнем залегания минерализованных грунтовых вод при отсутствии возможности строительства дренажа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе орошения земель с близким уровнем залегания минерализованных грунтовых вод, включающем подачу на орошаемый участок воды поливной нормой, обеспечивающей увлажнение расчетного слоя почвы без стока оросительной воды в грунтовые воды, согласно предполагаемому изобретению, между увлажняемым слоем почвы и грунтовыми водами формируют слой из гранулированного гидрофобного материала с размером гранул не менее 5 мм, а верхний слой почвы на орошаемом участке в течение межполивного периода поддерживают в увлажненном состоянии путем проведения мелкодисперсного дождевания.

Новый технический результат предлагаемого способа состоит в том, что слой гидрофобного материала с размером гранул не менее 5 мм обеспечивает разрыв капиллярных пор, прекращая движение грунтовых вод к корнеобитаемому слою почвы, при этом мелкодисперсное дождевание предотвращает иссушение его верхнего слоя в межполивной период и препятствует возникновению восходящего тока оросительной воды, что способствует более полному ее использованию. Таким образом осуществляется увлажнение корнеобитаемой зоны почвы без доступа минерализованных грунтовых вод и опасности засоления.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема перемещения воды в почве при его реализации.

На поверхности орошаемого участка установлен комбинированный дождеватель 1, позволяющий производить полив в режиме мелкодисперсного дождевания (МДД) и поддерживать во влажном состоянии верхний слой 2 почвы. При поливе в режиме обычного дождевания он обеспечивает подачу поливной нормы для увлажнения расчетного корнеобитаемого слоя 3 почвы, ниже которого уложен слой 4 гидрофобного материала, отделяющий капиллярную кайму 5 грунтовых вод 6 от корнеобитаемого слоя 3 почвы.

Рассмотрим пример осуществления предлагаемого способа орошения земель на участке с залеганием минерализованных грунтовых вод на глубине 1,5 м и среднесуглинистыми почвами, занятом посевами яровой пшеницы. На таких почвах высота капиллярной каймы грунтовых вод может превышать 1,5 м, и при интенсивном иссушении почвы создаются условия для выноса солей на ее поверхность.

Согласно предлагаемому способу, на орошаемом участке до проведения посевных работ производят укладку слоя гидрофобного материала 4 на глубину 0,8-1,0 м. Для формирования слоя 4 можно использовать «Устройство для внутрипочвенного внесения мелиорантов и пылевидных удобрений» (патент РФ № 2080763, МПК A01C 23/00, Бюл. № 16, 1997 г), предназначенное для послойного внесения в почву извести и других сыпучих материалов.

В качестве гидрофобного материала можно использовать гранулы полистирола или керамзита. Поверхность гранул керамзита для придания им гидрофобности покрывают водоотталкивающей краской. Размер гранул от 5 до 10 мм, а толщина слоя 4 составляет 50-80 мм.

После укладки гидрофобного слоя 4 на участке производят предпосевную обработку почвы, посев пшеницы и монтаж сезонно-стационарной системы комбинированного орошения. Яровая пшеница - культура сплошного сева. Толщина увлажняемого корнеобитаемого слоя составляет для данной культуры 0,5-0,7 м. Для поддержания влажности почвы в этом слое на уровне 0,7 от НВ требуется проведение полива нормой 450-500 м³/га. Предпосевные обработки (дискование, боронование) почвы и сам посев значительно иссушают ее верхний слой, в который высевают семена, поэтому после посева для получения дружных всходов проводят вызывной полив с помощью мелкодисперсных дождевателей, позволяющих увлажнить почву на глубину сева (3-5 см), сохраняя в ненарушенном состоянии структуру почвы и ее аэрацию. Таким путем формируется слой 2 постоянного увлажнения. Во избежание образования корки МДД этого слоя повторяют ежедневно до проведения первого полива дождеванием. Полив дождеванием для увлажнения почвы на расчетную глубину корнеобитаемого слоя проводят нормой 400-450 м³/га. При этом поливную норму снижают на 50 м³/га. Эту часть поливной нормы выдают в виде ежедневного опрыскивания (МДД) поверхности поля после окончания полива дождеванием. Такое опрыскивание позволяет предотвратить возникновение восходящего движения поливной воды к поверхности и резко снижает потери оросительной воды из корнеобитаемого слоя почвы на испарение. При снижении запаса воды в корнеобитаемом слое до 0,7 от НВ полив дождеванием повторяют. Оросительная вода при поливе дождеванием проникает в глубину корнеобитаемого слоя, обеспечивая создание необходимого корням растений уровня увлажнения. После прекращения полива дождеванием МДД возобновляют. Во время оросительного сезона грунтовые воды 6, расположенные на глубине 1,5 м, поднимаясь по капиллярам 5, достигают слоя 4, в котором капилляры капиллярной каймы 5 прерываются, как благодаря его гидрофобным свойствам, так и размерам гранул. При размерах гранул от 5 мм и более в поровом пространстве между ними капиллярные каналы не могут формироваться. Поэтому капиллярное перемещение солей к поверхности почвы прерывается.

Таким образом, предлагаемый способ орошения земель с близким уровнем залегания минерализованных грунтовых вод позволяет защищать корнеобитаемый слой почвы от подъема солей из грунтовых вод и избыточного испарения с поверхности почвы, стимулирующего такой подъем.