Водосберегающие технологии в аграрном секторе

Вода - это жизнь. На нашей планете запасы пресной питьевой воды составляют всего 2,5-3,0 от всех имеющихся водных ресурсов. В настоящее время около 2 млрд. человек в мире страдают от его нехватки, а более 1 млрд. человек расточительно используют воду. В докладе ЮНИСЕФ за 2016 год было отмечено, что жители 36 стран страдают от дефицита воды. Мировые запасы пресной воды не увеличиваются, а потребление постоянно растет. 85% населения Земли живут в засушливых местах планеты. По данным ООН, около 900 миллионов человек не имеют доступа к чистой воде, а к середине ХXI века постоянную нехватку воды будут испытывать более четырех миллиардов человек. А Вам известно, что человек может прожить без воды максимум 10 дней.  

Поэтому каждый проживающий человек на нашей планете должен бережно относится к источникам питьевой воды, старшое поколение должны учить молодежь рациональному использованию воды.

          В структуре водоотведения 35% приходится на все отрасли промышленности, кроме теплоэнергетики, 33% - на теплоэнергетику, 18% составляют сбросы стоков с мелиорированных полей и 14% сбросы коммунально-бытового хозяйства городов и сельских населенных пунктов.

Одним из главных потребителей воды является орошаемое земледелие - 190 м3/год. Например, чтобы вырастить 1 т. хлопка, требуется 4 - 5 тыс. м3 пресной воды, 1 т. риса - 8 тыс.м3 . При орошении большая часть воды расходуется безвозвратно. Водопотребление на орошение зависит от трех факторов: площадей полива, состава культур и техники полива.

 

 

Израильский опыт водосбережения

В наступившем тысячелетии человечеству придется решать вопросы выживания в условиях истощающихся ресурсов, а потому задача нынешнего поколения – позаботиться о будущих, чтобы им не приходилось испытывать нехватку важнейших жизненно необходимых ресурсов.

Необходимо отметить, что несмотря на нехватку воды и засушливый климат в Израиле, благодаря разумному подходу к водопользованию сельское хозяйство развито.

Не только разум, но и культура по отношению к источникам воды на высоком уровне. Каждый израильтянин с детства знает: нужно закрывать воду в кране, когда чистишь зубы, и не проводить под душем слишком много времени. Но помимо сознательности населения существует множество промышленных и бытовых устройств, позволяющих экономить воду.

Знаменитая на весь мир современная система капельного орошения была изобретена и впервые внедрена именно в Израиле и теперь успешно используется во всем мире. Эта система позволяет с максимальной пользой использовать каждый кубический сантиметр драгоценной влаги: ее эффективность достигает 70-80 %, в то время как при обычном поливе цели достигает только 40 % воды.

Пока развивающиеся страны ждут милостей от природы, наиболее развитые государства вплотную занялись вопросами рационального водопользования. Израиль, чьи водные ресурсы очень ограничены, занимает лидирующую позицию в этом вопросе. В одной из перспективных отраслей – опреснении соленой воды  накоплен огромный опыт.

Помимо использования инновационных опреснительных технологий для собственных нужд, Израиль продает свои ноу-хау и другим странам, в том числе Узбекистану, испытывающим дефицит водных ресурсов. Израильская компания IDE Technologies, созданная на базе государственного Инженерного опреснительного управления, продает свои установки в десятки стран мира, в том числе в США и Китай. Самые мощные опреснительные установки в Израиле и в Китае способны отфильтровать, очистить и сделать пригодными для питья и других нужд миллионы кубометров воды.

В Израиле действует государственная программа поддержки и поощрения разработки водосберегающих технологий. В сельском хозяйстве и промышленности используется около 70 % очищенной воды, это самый высокий показатель в мире. К примеру, второе место по вторичному использованию воды занимает Испания со скромным показателем в 15 %.

               

Водосберегающие технологии в сельском хозяйстве

Давайте остановимся на некоторых продуктах и технологиях, способствующих рациональному использованию воды в сельском хозяйстве, заменяющие водные ресурсы.

Гидрогель – это полимер, обладающий уникальной способностью поглощать и удерживать при набухании воду и питательные вещества. В отличие от большинства продуктов, поглощающих воду, гидрогель имеет свойство легкой отдачи абсорбируемой воды растениям. Он не токсичен, абсолютно стерилен, сохраняет свои свойства при высоких и низких температурах в почве в течение пяти лет. Гидрогель полностью биоразлагаем – распадается на углекислый газ, воду и азот.

 

 Изначально гидрогель представляет собой сухой гранулят, неправильной формы и разного размера. При добавлении воды к сухому веществу происходит его набухание (гранулы гидрогеля увеличивается в размерах примерно в 300 раз) и образуется желеобразная масса, которую и используют самостоятельно либо в качестве добавки в грунты для растений. Гранулы гидрогеля становится своеобразным резервуаром с водой, который при недостатке влаги в почве будет отдавать свои запасы корням растений, а при избытке влаги – впитывать её. Тем самым, гидрогель спасает растения не только при пересушивании почвы, но и при её переувлажнении! Благодаря своей структуре, гранулы гидрогеля улучшают характеристики самых разных почв: глинистые почвы становятся более рыхлыми, а сыпучие – комковатыми. Использование гидрогеля особенно актуально для регионов с дефицитом воды: он позволяет сократить частоту полива на 50 %!

Одним из проектов по водосберегающим технологиям является, изученная и представленная в начале 2019 года американской компанией NexLoop, система управления водными ресурсами, связанная с жизнедеятельностей пауками, грибами, пчелами и растениями. Стремлением обеспечить устойчиво удовлетворить потребности фермерских хозяйств компания NexLoop  нашла вдохновение для своей системы управления водными ресурсами в естественном мире. Адаптируемая к местным потребностям созданная система, позволила компании наблюдать за способностью пауков-круговоротов в сфере создавать сети, которые улавливают воду из тумана в воздухе. Затем команда использовала этот дизайн в своей систему, называемой AquaWeb, для пассивного захвата воды из атмосферы. Biomimetically спроектированный AquaWeb включает в себя идеи из грибов, пчел и растений, для создания естественно-вдохновленного решения сложной человеческой проблемы растущей пищи. За свое исследование NexLoop был удостоен премии «Луч надежды» 2017 года. от Фонда Рэя Андерсона и Института биомимикрии.

 

 

                После определения того, как будет работать захват воды , исследовательская команда изучила засухоустойчивые растения, как образующие кристаллический лед, чтобы узнать, как эффективно хранить воду для выживания в засушливых районах, и применила эти уроки к системе хранения AquaWeb. Что касается распределения этой воды, команда исследовала грибы, которые являются важными организмами в таких местах, как леса, где сети грибов микоризы переносят воду и питательные вещества нуждающимся деревьям. Что касается структуры, команда подобрала шестиугольную форму гнезд медоносных пчел.

Капельное орошение – это метод полива, при котором вода и питательные вещества подаются непосредственно в корневую зону растений регулируемыми малыми порциями с помощью дозаторов-капельниц. Такой тип полива позволяет обеспечить оптимальную влажность почвы и экономию воды.

Основными преимуществами систем капельного орошения:

1. Повышение количества и качества урожая. Повышение урожайности за счет применения капельного полива растений обычно у плодовых насаждений и виноградников составляет 20-40 %, а у овощных культур — 50-80 %.

2. Меньшие затраты труда. Системы капельного орошения позволяют автоматизировать весь процесс полива и питания растений, тем самим достигается значительная экономия трудозатрат.

3. Экономия воды. Возможность более эффективного использования воды — одна из самых главных положительных характеристик капельного орошения. Снижение расходов воды при использовании систем капельного полива составляет от 20 до 80 % по сравнению с другими методами орошения. Величина этой экономии зависит от климатических условий, вида насаждений, типа почв, технических характеристик самой системы полива.

 

 

Мульчирование – это покрытие поверхности почвы каким-либо материалом (скошенной травой, листвой, опилками, пленкой, специальными неткаными укрывными материалами и пр.). Любой клочок почвы, куда попадают свет и влага, сразу становится обитаемым. Травы отмирают осенью, создавая толстый «подшерсток» новой траве – органическую мульчу. А в лесу поверхность плотно усеяна опадем – листовым или хвойным, а то и смешанным. Мульча предохраняет почву от действия ветра, дождя, жаркого солнца, резких колебаний температуры в верхнем ее слое. На участках, покрытых прозрачной пленкой, днем теплее на 5–10⁰ С. Мульчирование же черной или черно-белой пленкой снижает температуру почвы на 2–4⁰ С. Такой защитный «плащ» подавляет рост сорняков, так как не пропускает света и, что весьма важно, сохраняет влагу в почве и практически исключает её рыхление. Мульчирование почвы, особенно в рядах, совместно с капельным орошением дает возможность экономить 50 % воды при поливе, создавая благоприятные условия для роста растений и, тем самым, существенно повышая урожайность. Кроме того, укрывной материал защитит капельную ленту от повреждения птицами, а плоды растений – от загрязнения землей.

Снегозадержание - важный агротехнический прием, который проводят для увеличения запасов влаги в почве и для утепления зимующих растений (озимых культур, многолетних трав и др.). Для снегозадержания используют как искусственные преграды, так и лесопосадки. При чем второй способ более выгоден с точки зрения финансовых затрат и влияния на окружающую среду.

Лесопосадки создают из высокорастущих пород деревьев с высоким подлеском. Для степных и лесостепных районов рекомендуют такие породы деревьев и кустарников, как тополь пирамидальный, дуб, акация белая, вяз обыкновенный и узколистный, клен, лох, желтая акация, жимолость, боярышник и др. Ширина лесополос может варьироваться: от 3 до 10 деревьев, высаженных на расстоянии нескольких метров друг от друга. Зимой лесопосадки сохраняют снег, замедляют его таяние, в результате снег не смывается, а вся влага переходит в почву. Кроме того, обильный снежный покров защищает озимые сорта пшеницы и других растений от замерзания. Летом лесополосы уменьшают скорость ветра. Уменьшение скорости ветра всего лишь на несколько метров в секунду резко снижает испарение воды из растения. Кроме того, лесополосы являются препятствием для миграции многих видов вредителей и местом обитания птиц, питающихся насекомыми.

                Исходя из вышеизложенных, фермерским хозяйствам необходимо придерживаться следующих рекомендаций по практическим технологиям по водосбережению:              

Полив с чередованием поливаемых и сухих междурядий (полив через междурядье).При технологии поливов с чередованием в период цветения-плодообразования поливаемых и сухих междурядий в зависимости от ширины междурядий 60 см или 90 см борозды нарезаются через 120 см или через 180 см соответственно. Не поливаемое междурядье поддерживается культивациями в рыхлом состоянии обеспечивая тем самым благоприятный воздух-газообмен в корневой зоне сельхоз культур. Внесение удобрений в не поливаемое междурядье предотвращает их вымываемость за пределы корнеобитаемой зоны, обеспечивая тем самым повышение эффективности их использования. Поливы через междурядье способствуют сбалансированности роста и развития сельхозкультур. Кусты хлопчатника при этой технологии невысокие с хорошо развитой корневой системой.  За счет уменьшения физического испарения с поверхности почвы на 20-25 % сокращается суммарное водопотребление. С учетом этого в сравнении с водоподачей в каждую борозду экономия оросительной воды достигает 20-25 %.

 

Ярусный полив по бороздам с внутриконтурным использованием образующихся сбросов. При ярусном поливе орошаемое поле разбивается на 3-4 яруса, расстояние между ярусами определяется длиной борозд. Борозды, как правило короткие 60-100 м. Существует несколько схем организации полива по ярусам. Наиболее распространена схема, при которой по центру поливных участков трассируются «шох» - арыки. Полив по коротким 60-100 м бороздам. Водосберегающий эффект проявляется в сокращении на 15-20 % (от водоподачи) потерь на поверхностный сброс за пределы орошаемого поля, т.к. неиспользуемый в данном орошаемом контуре поверхностный сброс образуется только на последнем ярусе. Сущность данной технологии, в сравнении с обычной технологией орошения начинается с первого яруса, на следующем ярусе заправляются оголовки борозд. После добегания поливных струй до выводной борозды второго яруса образующийся сброс направляется в выводную борозду и дополняет расход, забираемый из «шох»- арыка. В такой последовательности проводится полив на последующих ярусах. Ярусный полив, позволяет добиться равномерного увлажнения поливного участка и существенно сократить поверхностный сброс, т.к. за пределы поля сброс производится только с борозд последнего яруса. Коэффициент использования оросительной воды при ярусной схеме орошения в контуре крупных хозяйств приближается к единице.  

         

Сосредоточенные поливы и водооборот. При организации сосредоточенных поливов устанавливается очередность полива между поливными участками. Весь расход участкового оросителя сосредоточено направляется на очередной поливной участок. Сев планируется таким образом, чтобы в пределах межполивного периода даты поливов каждого из поливных участков проводились близко к оптимальным срокам. Водооборот применяется при орошении крупных единиц водопользования. За счет сосредоточенной водоподачи, на 10-20 % (от водоподачи) сокращаются организационные потери, составляющие при «распылении» водоподачи по множеству отводов до 30-35 % от водоподачи в орошаемый контур.

Полив переменной струей. При поливе переменной струей после добегания поливной струи до конца борозды струя уменьшается примерно вдвое в соответствии с уменьшающейся интенсивностью впитывания. Повышается равномерность увлажнения по длине борозды. Создаются условия для равномерного развития сельхозкультур. Водосберегающий эффект проявляется в сокращении на 15-20 % (от водоподачи) потерь на поверхностный сброс за пределы борозды.                 

Пленочное покрытие гребней. При технологии пленочных покрытий междурядья в процессе сева покрываются тонкой (8-10 микрон) полиэтиленовой пленкой шириной 60 см. За счет повышения температуры поверхностного слоя почвы, складывающейся под пленочным покрытием, появляется возможность провести сев, на 2-3 недели раньше обычного рекомендуемого срока и, как следствие, существенно раньше получить полноценный урожай и завершить его уборку до наступления периода осенних дождей. Температурный и влажностный режим под пленкой позволяет обеспечить прорастание семян на естественной влаге без вызывного полива. Помимо этого, на полях с пленочным покрытием создаются благоприятные условия для быстрого роста растений и их развития, более эффективно используются минеральные удобрения, создаются благоприятные условия, позволяющие получать до 25 % прибавки к урожаю с ранее созревающим волокном высокого качества. Уменьшается количество междурядных обработок и экономится ГСМ. С учетом этого в сравнении с обычной технологией сева достигается экономия 30-35 % оросительной воды.

Использование коллекторно-дренажных вод на орошение. В целях повышения водообеспеченности орошаемых земель с пониженной водообеспеченностью, на коллекторах устанавливаются передвижные насосные станции для подкачки в оросительную сеть. Для недопущения процессов засоления контролируется пропорция смешения коллекторно-дренажной воды с оросительной. Водосберегающий эффект проявляется в повышении коэффициента использования оросительной воды до единицы.

Исходя из вышеупомянутых, для эффективного использования водных ресурсов в аграрном секторе экономики необходимо:

- усовершенствоваать систему водоучета;

- использовать коллекторно-дренажные воды для орошения;

- внедрить усовершенные техники и технологии полива;

- применить агротехнические приемы, повышающие плодородие почв;

- совершенствовать организацию и технологии вододеления;

- поливать по укороченным бороздам;

- применить «ярусный» полив;

- поливать с чередованием поливаемых и «сухих» междурядий;

- применять пленочные покрытия гребней борозд;

- более применять «ночные» поливы;

- применять влагонакопительные поливы;

- внутриконтурно использовать образующиеся сбросы;

- применять дифференцированную водоподачу (выборочный полив, исходя из состояния растений);

- применять посев на гребни;

- применять полив переменной струей;

- использовать коллекторно-дренажные воды в смеси с оросительной водой.

Бережное отношение к воде возможно и решит глобальную проблему человечества. Ведь, прежде всего, чем изменить мир, начни изменять себя.

 

 

 

Кабулжан Адилов,

Исполнительный директор

Общественного объединения

Фонд “Agroinnovatsiya”

Материалы публикуются в рамках МП «ТОМЧИ»

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Партнеры

  "

Теги

Реклама