Журнал «Агротехника и технологии»
Производство продуктов питания всегда напрямую зависело от наличия и распределения в местности водных ресурсов. В настоящее время на планете на орошаемых площадях, занимающих 17% от количества сельхозземель, производится около 40% всех продуктов питания для человечества. Благодаря ирригации, урожайность сельхозкультур увеличивается в разы. Более того, становится возможным получение нескольких урожаев в год, а стало быть, снижается потребность в распашке дополнительных площадей под сельское хозяйство.
Однако не все культуры одинаково хорошо реагируют на орошение. Это связано с их биологическими свойствами, хозяйственным назначением и реакцией на определенные почвенно-климатические условия. Например, при полномерном орошении и соблюдении остальных элементов агротехнологии (подготовка почвы, удобрение, защита растений
Это ценное клубненосное растение считается уникальным еще и потому, что наряду с арахисом, репчатым луком и морковью его «диетическая продуктивность» особенно высока: энергетическая ценность картофеля, выращенного с применением 1 куб. м воды, составляет 5600 калорий. Для сравнения, соответствующий объем кукурузы содержит 3860 калорий, пшеницы — 2300 калорий, а риса — 2000 калорий. Кроме того, этот объем урожая, выращенный с использованием 1 куб. м воды, содержит 150 г белка и 540 мг кальция, что в два раза выше, чем выход белка или кальция с соответствующего объема кукурузы или пшеницы.
Менеджмент воды
Современные высокопродуктивные сорта картофеля чувствительны к дефициту влаги в почве и требуют частого поверхностного полива. Например, среднепоздние сорта со сроком вегетации 120 дней потребляют 500-700 мм воды за сезон. Поэтому задача «менеджмента воды» - поддержание необходимой влажности почвы в течение сезона и недопущение ее флуктуаций (недо- и переувлажнения).
Содержание воды в картофеле составляет 90-95% материала листьев и 75-85% материала клубней. При уменьшении содержания воды в почве до 60-65% от доступной влажности (разность между полной полевой влагоемкостью и влажностью точки завядания) культура испытывает стресс. Впрочем, избыток воды тоже приводит к негативным последствиям. Из-за излишней переувлажненности во время образования всходов семена картофеля начинают гнить в почве, и стеблестой становится изреженным. Также появляется большая вероятность развития ризоктонии (особенно на фоне низких температур). При недостатке же влаги на этом этапе роста стеблестой будет изреженным в результате замедления процесса опробковения раневой поверхности (в случае резаных семян). К тому же увеличивается восприимчивость к гнили, вызываемой бактерией Erwinia carotovora.
Избыток влаги на стадии завязывания столонов (подземных боковых побегов на которых развиваются клубни) может вызвать у них появление физиологических расстройств (коричневый и/или пустой центр), повысить восприимчивость к вертициллиозу, а также привести к потери NO3 ионов в корнеобитаемом слое.
Если же в эту фазу развития картофель недополучит влагу, то у него приостановятся темпы роста, понизится коэффициент усвоения удобрений и повысится вероятность развития парши обыкновенной.
Во время образования клубней избыток влаги чреват физиологическими расстройствами и увеличением вероятности развития фитофторы. Помимо этого излишки воды в этот период приводят к увеличению размера чечевичек, превращая их в «ворота» для проникновения инфекции. Также избыток влаги повышает вероятность развития гнилей (фузариозная, питиумная, фитофторозная).
Если же клубни испытывают большой дефицит жидкости, у них начинаются расстройства сосудистой системы (Jelly ends, железистая пятнистость
На стадии уборки картофеля избыток влаги в почве способствует повышению восприимчивости клубней к механическим повреждениям (сжатие-сдвиг). А из-за того что увлажненная почва прилипает к клубням, повышается вероятность возникновения гнилей во время хранения. От недостатка же влаги во время уборки в почве образуются твердые комки, которые плохо просеиваются. При ударе о земляные комья и о поверхность техники на клубнях образуются темные пятна, которые можно увидеть только после снятия кожуры.
Так как картофель реагирует на переувлажнение и недостаток влаги неодинаково в разные фазы развития, необходимо соблюдать нормы орошения на каждом этапе роста. Если во время вегетативного развития культуры, завязывания столонов и формирования клубней почва должна быть увлажнена на 75-85% от ППВ (полной полевой влагоемкости), то по созреванию клубней содержание влаги необходимо уменьшить до 60-65%, а во время уборки немного увеличить до 65-70%.
Для выбора правильного режима орошения необходимо понимать термин эвапотранспирация (ЭТ). Эвапотранспирация — это сумма испарения с поверхности почвы и испарения с поверхности листьев в результате дыхания растений. Величина ЭТ зависит от факторов окружающей среды и характеристик культуры. Она растет по мере увеличения солнечной радиации, температуры, скорости ветра и индекса развития листовой поверхности. Уменьшается ЭТ пропорционально увеличению относительной влажности, а также в случае, когда устьица растений закрываются в результате стресса.
Как правило, оросительные системы проектируются таким образом, чтобы осуществить за 24 часа аппликацию объема воды в мм, равного максимальному показателю ЭТ в данной местности на данной культуре. Например, в условиях Краснодарского края максимальный показатель ЭТ равен 11 мм, в уловиях средней полосы России — 5-6 мм. (Средние показатели ЭТ, как правило, можно узнать на местных метеорологических станциях.) Иногда норма орошения значительно превосходит дневную эвапотранспирацию. Например, это делается с целью запаса воды в корнеобитаемом слое на несколько дней. Как правило, это необходимо при применении самоходных линейных машин, а также позиционного орошения (такими машинами, как Днепр, Волжанка). В этом случае необходимо учитывать нахождение влаги в более низких слоях почвы и не забывать про ее подверженность эрозии.
Значительно сократить эрозию почвы при большой норме орошения помогают дождеватели, обеспечивающие низкую мгновенную интенсивность дождя (количество воды в мм), подаваемое дождевателем за каждый отдельно взятый промежуток времени). Так, современные машины, производимые американскими фирмами Nelson (дождеватель Rotator) и Senninger (дождеватель I-Wob), имеют диаметр распыла воды до 18 м. При этом площадь, на которую попадает жидкость, в пять и более раз больше площади, которую могут обработать обычные дождеватели типа «спрей» или щелевые агрегаты (ДДА-100 Волгоградского завода оросительной техники, «Кубань» Краснодарского машиностроительного завода «Радуга»). Более того, капля, выпускаемая новыми агрегатами, достаточно крупна, чтобы не быть снесенной ветром, и обладает малой кинетической энергией, благодаря чему не разрушает почвенные агрегаты. Наибольшей эффективности ирригации можно добиться, установив свою собственную метеостанцию, а также разместив датчики почвенной влажности на различных участках поля.
Лучше дождя
В настоящее время практически все крупные переработчики, к примеру, компания «Фритолей» (производитель чипсов, в России имеет две фабрики в Московской и Ростовкой областях), требуют от своих поставщиков картофель, выращенный на орошаемых площадях. В связи с этим у российских картофелеводов возникла дилемма, какую технологию орошения предпочесть.
Оптимальный способ орошения тот, который обеспечит сельхозпроизводителю наибольший возврат вложенных средств. Поэтому перед выбором метода ирригации инвестор должен учесть не только размер капиталовложений, но и такие факторы, как наличие и удаленность от поля источника воды, существование локальной инфраструктуры, обучаемых операторов машин
В настоящее время для выращивания сельхозкультур применяют следующие способы ирригации: самотечный, капельное орошение и дождевание.
Самотечный метод имеет два подхода: бороздовой, когда поливная вода по бороздам (канавам) направляется к орошаемым культурам, и лиманный, при котором поливная вода подается на определенный участок (как правило, обвалованный землей) сплошным затоплением.
В Советском Союзе гидротехники говорили: «Есть два способа полива — лиманный и «правильный». Дело в том, что самотечный полив применяли только небогатые сельхозпредприятия. С одной стороны, этот метод ирригации не требует высокотехнологичных материалов, с другой, имеет массу недостатков. К ним относятся неэкономное расходование поливной воды, неравномерный полив по участку, большие потери воды при подачи к конечному пункту, необходимость периодически проводить работы по защите почвы от засоления и постоянно предпринимать меры для предохранения почвы от водной эрозии. К тому же при этом способе ирригации невозможно вносить средства защиты и удобрения.
Капельное орошение чаще всего используется для полива многолетних культур (сады, виноградники) или культур с высокой рентабельностью (как правило, это овощные культуры: томаты, перцы, арбузы, дыни и т.д). Для того чтобы снабдить растения водой, к ним подводят пластиковые трубы с отверстиями (эммитерами), которые устроены таким образом, что вода из них вытекает в виде капли с интервалом 10-20 секунд. Этого достаточно, чтобы в этом месте в почве образовалось постоянно влажное пятно каплеобразной формы диаметром 25-35 см и глубиной до 40-50 см (в зависимости от механического состава почвы).
Для ирригации картофеля капельное орошение также подойдет, но только применять его нужно с одним условием. Перед уборкой урожая необходимо убрать все трубы либо аккуратно выкапывать клубни. В противном случае трубы могут опутать рабочие органы картофелекопателя или картофелеуброчного комбайна.
Преимущество капельного орошения перед другими методами — экономное расходование воды, которая подводится непосредственно в зону надкорневой системы растения, а не на междурядья. К недостаткам стоит отнести большие капитальные и ежедневные затраты, проблемы с утилизацией поврежденных при уборке трубок.
Наиболее эффективной технологией ирригации считается дождевание. Этот метод подходит для всех культур, так как имитирует естественный процесс — дождь. Вот только томаты после фазы порозовения плода не стоит орошать сверху. Это может привести к развитию грибных заболеваний. Чтобы избежать неприятных последствий, стоит применять специальную опцию на дождевателе, позволяющую отводить подаваемую влагу в междурядье. В зависимости от типа используемой техники для доставки воды к растениям различают несколько видов дождевания.
Дождевание с применением самоходных круговых широкозахватных машин (пивотов) — наиболее распространенный способ орошения в индустриальном сельском хозяйстве из-за низких затрат труда и возможности использовать на больших площадях.
Этот способ применим для всех полевых сельхозкультур. Например, все американские фермеры (за исключением аграриев штата Мен, так как он расположен вблизи Атлантики) применяют его для ирригации картофеля.
Пивоты могут работать на полях с уклоном до 15%. Для полива углов поля может использоваться крыло дополива углов. Применяя это устройство на пашне площадью 64 га, можно орошать практически всю территорию (63 га), тогда как без использования этого приспособления пивот охватит лишь 53 га.
Из-за хорошей униформности данный вид полива подходит для проведения химигации (внесение удобрений и средств защиты растений через систему орошения). К тому же давление у пивота на входе сравнительно низкое — 2,5-3 атм.
Существует также и буксируемый вариант круговых установок. Обычно он используется как временное средство орошения, пока не накоплены деньги на более серьезную технологию. Его плюс в том, что одна машина может обслуживать несколько полей, но при этом тратится дополнительное время на разворот колесных кронштейнов и буксирование. Пока этот способ ирригации используют единицы.
Во всех странах в индустриальном сельском хозяйстве наравне с применением пивотов широко распространены самоходные линейные машины. Этот способ ирригации применяется на всех видах сельхозкультур. В частности, в России его используют 50% картофелеводов.
При орошении такая машина может использовать воду из гидрантов или из открытого канала. По сравнению с круговыми установками линейные машины более трудоемкие в обслуживании, но зато позволяют орошать практически всю площадь сельхозугодий (до 99%).
Другой способ орошения — дождевание из самоходной катушки с водяной пушкой — чаще всего выбирают фермеры, только начинающие внедрять ирригацию на сравнительно малых площадях (оптимальная площадь для такой установки — 30-40 га).
Для обеспечения оптимального режима орошения и передвижения давление на входе в машину должно быть порядка 6-7 атм. Это увеличивает расход энергии на прокачку жидкости или ведет к необходимости закладки подводящих труб с большим диаметром, так как потери напора на трение снижаются в большой трубе.
Эта техника требует больших затрат труда (ее нужно чаще переставлять на следующую позицию), чем вышеуказанные виды машин. Также для эксплуатации самоходной катушки требуется немаленькая (по сравнению с круговыми широкозахватными машинами) площадь для передвижения машины в рабочем режиме по полю (технологические колеи). При выборе этой техники аграриям следует задуматься об униформности полива поля при меняющемся или порывистом ветре.
Немалых трудозатрат требуют и другие виды техники — переносные трубы и трубопроводы на колесах (типа Side Roll или Волжанка), применяемые на всех сельхозкультурах. Использование этих систем затрудняется во второй половине вегетации, когда стеблестой (в особенности высокостебельных культур) становится слишком высоким.
В США этот способ ирригации применяется в старых картофелеводческих хозяйствах, чтобы занять мексиканцев в период после посадки и до уборки (чтобы они не уезжали домой в Мексику). В России же трубопроводы на колесах практически во всех хозяйствах вышли из строя.
Из чего поливают
В настоящее время в индустриальных хозяйствах США, Еропы, Австралии и Азии, выращивающих картофель, наиболее широкое распространение получили самоходные дождевальные установки ввиду их высокой униформности (90-95%), универсальности (по отношению к другим культурам в севообороте), малых затрат труда при охвате больших площадей (от 1 до 200 га) и возможности применения химигации.
Российские аграрии также отдают предпочтение самоходным машинам. Несмотря на то, что круговые дождевальные машины требуют меньших затрат как для установки, так и для дальнейшей эксплуатации, зачастую руководители предприятий останавливают свой выбор на линейных машинах из-за того, что в их хозяйствах уже есть готовая инфраструктура (канал, подземный водопровод с гидрантами). Это может быть и потому, что их поля имеют строго ограниченную прямоугольную форму (лесополосы, капитальные дороги и т.д). В то же время аграрии соглашаются с тем, что на вновь вводимых под орошение землях они предпочли бы круговые машины.
В хозяйстве «Прикубанский» (Краснодарский край) на 1300 га выращивают картофель, лук, морковь, свеклу и редьку, которые очень требовательны к влаге (норма орошения составляет 9-30 мм). «Выбор в пользу линейных машин мы сделали в 2006 году, поскольку уже имели инфраструктуру — подземные магистрали и гидранты, доставшиеся нам в наследство с советских времен, — рассказывает директор предприятия Олег Чичмаренко. — Однако спустя три года, когда мы приобрели несколько круговых машин, поняли, что в дальнейшем будем использовать только их. В наших условиях (в зависимости от вида культуры, ее рентабельности
Кстати, в мире не так уж и много предприятий, производящих круговые и линейные машины. В первую очередь это крупные американские компании — Valley Valmont, Lindsay Zimmatic, TL, Reinke (Олег, лучше себя в тексте не упоминать. В конце статьи и так будет указано, что вы сотрудник Reinke). В настоящее время из-за курсовой разницы доллара и евро их техника стоит дешевле, чем агрегаты европейских компаний RKD, Shamartin group, 2IE, Bauer.
С помощью круговых машин в хозяйстве «Светлана» (Владимирская область, поставщик картофеля для компании «Фритолей») за последние три года ввели в оборот несколько сотен гектаров под орошение. «Без орошения на наших землях можно получить 12-25 т картофеля с гектара. А можно и не получить, так как у нас песчаные почвы. Поэтому еще в 2003 году мы приобрели самоходные катушки, которые окупились за два года, а потом купили еще круговые машины, — рассказывает Андрей Синицын, руководитель хозяйства. — Несмотря на то, что эти орудия не охватывают углов полей, они хороши тем, что нетребовательны к рельефу, могут производить полив как каждый день, так и один раз в два-три дня. К тому же обслуживать 10-15 таких машин может один человек. Благодаря этим агрегатам мы имеем урожайность 35-40 т картофеля с гектара».
А вот фермеры, выращивающие продукцию на землях с открытой сетью для дождевания (в настоящее время все еще существуют и эксплуатируются сети, созданные в Советском Союзе в 1970—1990 годах и предназначенные для дождевания машинами ДДА-100, которые агрегатируются с трактором ДТ-75) и арендующие старую технику, опасаются вкладывать средства в создание капитальной инфраструктуры, необходимой для работы на круговых и латеральных машинах. У них нет уверенности, что их вложения смогут окупиться. И причиной тому не столько уровень рентабельности выращиваемой культуры, сколько страх стать жертвой рейдеров или местных сборщиков металлолома.
Корм под «дождем»
В последнее время крупные откормочные хозяйста (КРС и др.) стали искать пути повышения отдачи со своих кормопроизводящих угодий путем орошения. Благодаря поливу кормовых угодий можно добиться 4-5 укосов многолетних трав вместо 1-2 на богаре.
На практике аграрии определили, что продуктивность многолетних трав при поливе может достигать 50-75 т/га зеленой массы. А сбор кукурузы на силос благодаря ирригации повышается с единицы площади в несколько раз.
Элитные пашни
С 1990 года по недавнее время в России происходит массовая деградация сельского хозяйства и его элитного фонда — орошаемых земель. По информации Департамента мелиорации МСХ РФ, на начало 1991 года в стране имелось 6,2 млн га орошаемых земель. Резкое снижение уровня финансирования эксплуатационных ремонтно-восстановительных работ на оросительных системах привело к интенсивному выводу из оборота орошаемых площадей. В итоге в разы уменьшилось количество дождевальных машин, а также были выведены из строя тысячи насосных станций.
В 2009 году площади полива сократились и составили 4,3 млн га. В настоящее время свыше половины оросительных систем (2,3 млн га) нуждаются в проведении работ по реконструкции. Сегодня на полях используется около 20 тыс. единиц оросительной техники различных марок и модификаций, из них 68% находятся в исправном состоянии, а 78% машин отработало нормативные сроки службы.
Источник: МСХ РФ
