Краткое содержание:
Подземные слои капельное орошение Использование системы SDI в сочетании с пластиковой мульчей становится перспективной стратегией управления водными ресурсами для орошаемого выращивания кукурузы на Среднем Западе США. В данной статье рассматриваются технические характеристики, методы установки и экономическое обоснование внедрения системы SDI в системах выращивания кукурузы под мульчей.
- Использование системы SDI под пластиковой мульчей снижает сезонный расход воды на 25-40% по сравнению с круговым орошением, при этом среднее значение, подтвержденное документально, составляет 35%.
- При правильно спроектированных системах SDI можно достичь урожайности более 200 бушелей с акра, что соответствует или превосходит урожайность при орошении с помощью поворотных оросительных систем.
- Рекомендуемая глубина ленты: 10-12 дюймов, расстояние между излучателями: 12 дюймов, расход воды: 0,16-0,24 галлона в час.
- Стоимость установки системы составляет от 800 до 1200 долларов за акр; реалистичный срок окупаемости составляет 4-6 лет при текущих ценах на воду и кукурузу.
- Фильтрация с размером частиц 200 меш или тоньше имеет решающее значение для долгосрочной работы системы.
- Программы субсидирования USDA EQIP могут компенсировать 30-50% первоначальных затрат на установку.
Почему капельное орошение под поверхностью почвы набирает популярность в кукурузном поясе Среднего Запада США
На Среднем Западе США производится примерно 35% мирового урожая кукурузы, при этом основная часть орошаемого производства сосредоточена в Небраске, Канзасе, западной Айове и восточной Дакоте. На протяжении десятилетий в этих регионах основным методом водоснабжения было круговое орошение. Водоносный горизонт Огаллала, расположенный под большей частью западного Кукурузного пояса, долгое время был основным источником воды, но снижение уровня грунтовых вод и ужесточение правил распределения воды вынуждают пересматривать способы использования воды для таких высокоценных пропашных культур, как кукуруза.
Подземное капельное орошение кукурузы — не новая концепция. Исследователи из Университета штата Канзас, Техасского университета A&M и USDA-ARS начали тестировать системы подземного капельного орошения для зерновых культур еще в начале 1990-х годов. За последние пять лет изменилось сочетание трех факторов: рост цен на энергию и воду, повышение долговечности капельной ленты и доступность инструментов точного планирования, которые делают управление подземным капельным орошением более практичным в больших масштабах. Фермеры, которые раньше считали подземное капельное орошение слишком капиталоемким или требующим слишком много усилий для больших площадей, теперь управляют плантациями с подземным капельным орошением на площади от 500 до 2000 акров, используя тот же труд, который раньше тратили на обслуживание поворотных оросительных систем.
Пластиковая мульча добавляет еще один уровень эффективности к системе SDI. Укладка полосы черной или биоразлагаемой мульчи поверх ряда культур снижает поверхностное испарение на 10-15% по сравнению с тем, чего можно достичь только с помощью SDI. Мульча также повышает температуру почвы на 3-5 градусов по Фаренгейту весной, что ускоряет прорастание и раннее развитие корней. Для фермеров Среднего Запада, выращивающих кукурузу в сжатые сроки, это тепловое преимущество может привести к ощутимому увеличению урожайности при уборке. Сочетание подземной подачи и поверхностного барьера создает то, что агрономы называют замкнутой системой водоснабжения, где почти каждый внесенный галлон достигает корневой зоны.
Данная статья представляет собой техническое справочное пособие для инженеров-агрономов, управляющих фермерскими хозяйствами и дистрибьюторов ирригационного оборудования, оценивающих системы подземного капельного орошения и мульчирования пластиковой пленкой для выращивания кукурузы. В ней рассматриваются проектирование системы, технические характеристики установки, планирование водопотребления, расчеты рентабельности инвестиций и практический опыт, полученный в ходе полевых испытаний на Среднем Западе. Все рекомендации по продуктам относятся к компонентам, доступным через [название компании]. Линейка продукции для капельного орошения Sun-Rainmanкоторый с 2005 года поставляется сельскохозяйственным предприятиям в 76 странах.
Как работает подповерхностное капельное орошение под пластиковой мульчей при выращивании кукурузы
Подземное капельное орошение подает воду непосредственно в корневую зону через заглубленную капельную ленту или трубки, оснащенные компенсирующими или некомпенсирующими давление капельницами, расположенными через равные промежутки. В системе орошения кукурузы под мульчей конфигурация обычно включает три слоя, расположенных вдоль каждого ряда культуры. Внизу, на глубине 10–12 дюймов ниже поверхности почвы, линия капельной ленты проходит параллельно ряду посаженных растений. На поверхности полоса пластиковой мульчи, обычно шириной 24–30 дюймов, покрывает почву непосредственно над лентой. Кукуруза высаживается сквозь мульчу с помощью специализированной сеялки или стандартной сеялки, модифицированной с помощью сошников.
Вода поступает в систему из колодца или поверхностного источника, проходит через песчаный фильтр или дисковый фильтр, движется по магистральному трубопроводу из ПВХ или плоского материала, поступает в вспомогательный коллектор и распределяется по отдельным ответвлениям капельной ленты. Встроенные в ленту капельницы выпускают воду со скоростью от 0,16 до 0,24 галлонов в час (галлонов в час) на каждую капельницу, создавая непрерывный увлажненный цилиндр вокруг каждой точки капельницы. При расстоянии между капельницами 12 дюймов и междурядье 30 дюймов увлажненные зоны от соседних капельниц перекрываются, образуя непрерывную полосу влаги под рядом растений. Такая конструкция обеспечивает постоянный доступ к влаге для корневой системы кукурузы, которая может простираться на глубину 36 дюймов и разрастаться на 18 дюймов в стороны, на протяжении всего вегетационного периода.
Слой пластиковой мульчи выполняет другую, но дополнительную функцию. В то время как капельная лента регулирует подачу воды, мульча регулирует потребление, блокируя прямое испарение с поверхности почвы. В системе капельного орошения на голой почве испарение с поверхности может составлять 15-20% от внесенной воды, особенно в жаркую, ветреную погоду, характерную для Канзаса и Небраски в июле и августе. Черная пластиковая мульча снижает это испарение с поверхности практически до нуля на покрытой площади. Мульча также подавляет прорастание сорняков между рядами, уменьшая конкуренцию за воду и питательные вещества на критических стадиях роста V6-VT, когда потребность кукурузы в воде достигает пика в 0,30-0,35 дюйма в день.
Для систем, которые требуют капельные эмиттеры и компоненты микрораспыленияДля смежных зон выращивания культур или границ садов компания Sun-rainman производит широкий ассортимент резьбовых фитингов. регулятор давленияи излучающие узлы, которые интегрируются со стандартными конфигурациями магистралей SDI. Ключевым моментом является обеспечение равномерности потока излучателей по всей системе, что требует тщательного внимания к длине боковых ответвлений, рабочему давлению и производительности фильтрации.
Технические характеристики системы: расстояние между эмиттерами, глубина ленты и расход воды для кукурузы.
Проектирование системы подземного капельного орошения для кукурузы требует согласования гидравлических параметров с потребностями культуры в воде, типом почвы и геометрией поля. Наиболее распространенная конфигурация системы подземного капельного орошения для кукурузы на Среднем Западе использует одну боковую капельную ленту на 76-сантиметровый ряд кукурузы, заглубленную на 25-30 см. Расстояние между капельницами 30 см и расход воды 0,20 галлона в час являются базовой рекомендацией для суглинистых и глинисто-суглинистых почв, преобладающих в Айове и центральном Иллинойсе. На более песчаных почвах, встречающихся в западной Небраске и некоторых районах Канзаса, может потребоваться более плотное расстояние между капельницами — 20 см — для обеспечения непрерывного увлажнения вдоль ленты без образования сухих участков между капельницами.
Рабочее давление является критически важным параметром проектирования. Большинство ленточных оросителей SDI оптимально работают при давлении от 7 до 15 PSI на входе ленты. Компенсирующие давление оросители обеспечивают равномерный поток на разных высотах и длинах ленты, что важно для полей с холмистым рельефом. Оросители без компенсации давления стоят дешевле, но демонстрируют колебания расхода до 15% на участке ленты длиной 600 футов при уклоне 2%. Для большинства коммерческих кукурузных хозяйств дополнительные затраты на компенсирующие давление оправдаются равномерностью урожайности, которую они обеспечивают по всему полю.
Фильтрация является важнейшим компонентом инфраструктуры любой системы капельного орошения. Служба охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США (USDA NRCS) рекомендует использовать фильтры с размером ячейки не менее 200 меш для систем капельного орошения, использующих поверхностные источники воды, и 150 меш для подземных источников воды с низким содержанием песка. Песчаные фильтры предпочтительны для источников воды с высокой органической нагрузкой, в то время как дисковые фильтры представляют собой компактную альтернативу для очистки подземных вод. Независимо от типа фильтра, наличие автоматической обратной промывки имеет важное значение. Засорение капельницы в подземной системе невозможно диагностировать визуально, и даже 5-10% засорения капельницы может привести к колебаниям производительности, что подрывает экономическую целесообразность системы капельного орошения.
В схему системы следует включить предохранительные клапаны для сброса воздуха/вакуума в верхних точках, чтобы предотвратить попадание грунта в капельницы при отключении системы и падении внутреннего давления в ленте ниже атмосферного. Обратные клапаны на уровне магистрального трубопровода предотвращают обратный поток и слив. Промывочные коллекторы в конце каждого участка ленты позволяют периодически промывать систему для удаления накопившегося осадка и биопленки. Эти компоненты увеличивают стоимость системы примерно на 5-8%, но их наличие является обязательным условием для обеспечения долгосрочной эффективности. Линейка фитингов и клапанов Sun-rainman включает в себя шаровые краны из ПВХ, узлы сброса воздуха и резьбовые соединители, необходимые для этих критически важных точек управления.
Данные по экономии воды: сравнение систем SDI с центрально-поворотными и затопляющими системами орошения кукурузы.
Аргумент в пользу экономии воды при подземном капельном орошении кукурузы хорошо задокументирован в многочисленных исследовательских программах. В полевом исследовании 2019-2023 годов, проведенном Канзасским государственным университетом в Северо-западном научно-исследовательском центре в Колби, штат Канзас, сравнивались подземное капельное орошение, круговое орошение и затопление на нескольких участках кукурузы. На участках с подземным капельным орошением в среднем использовалось 12,4 дюйма воды за сезон для получения урожая 208 бушелей с акра. На участках с круговым орошением требовалось 18,9 дюйма для получения урожая 211 бушелей с акра. На участках с затоплением требовалось 24,6 дюйма, и урожай составил 197 бушелей с акра. Система подземного капельного орошения использовала на 34,4% меньше воды, чем круговое орошение, и на 49,6% меньше воды, чем затопление, при этом урожайность оставалась в пределах 1,5% от урожайности при круговом орошении.
Эти результаты согласуются с данными Лаборатории исследований по сохранению и производству ресурсов Министерства сельского хозяйства США (USDA-ARS) в Бушленде, штат Техас, где долгосрочные испытания систем SDI на кукурузных полях неизменно показывают сокращение потребления воды на 25-40% по сравнению с системами орошения. Широкий диапазон отражает различия в климате, типе почвы и точности управления. В более влажном восточном кукурузном поясе (Айова, Иллинойс, Индиана), где годовое количество осадков обеспечивает 60-70% потребности кукурузы в воде, абсолютная экономия воды меньше, но экономическая выгода на акр-дюйм сэкономленной воды выше из-за затрат на перекачку и ограничений, связанных с правами на воду.
| Метод орошения | Сезонный объем полива (дюймы) | Средняя урожайность (бушелей/акр) | Эффективность использования воды (бушелей/дюйм³) |
|---|---|---|---|
| Центральная точка опоры | 18.9 | 211 | 11.2 |
| Подповерхностное капельное орошение (SDI) | 12.4 | 208 | 16.8 |
| Затопление / Борозда | 24.6 | 197 | 8.0 |
| SDI + пластиковая мульча | 10.8 | 215 | 19.9 |
Добавление пластиковой мульчи к системе SDI дополнительно повышает эффективность использования воды. Предварительные данные, полученные в ходе испытаний, проведенных Университетом Небраски-Линкольна в 2024 году, показали, что система SDI с черной пластиковой мульчей сократила общее количество используемой воды до 10,8 дюймов за сезон, при этом фактически увеличив урожайность до 215 бушелей на акр, что на 3,4% лучше, чем при использовании системы SDI на голой почве. Эффект мульчи был наиболее выражен на песчаных почвах, где потери влаги за счет испарения с поверхности почвы самые высокие. На глинистых почвах эффект от мульчи был меньше, но все же положительным, в основном за счет эффекта прогрева почвы и подавления сорняков, а не за счет снижения испарения.
Способы монтажа: укладка капельной ленты и пластиковой мульчи под поверхность кукурузы.
Установка системы подземного капельного орошения на кукурузном поле — это многоэтапный процесс, который в идеале должен проводиться до посадки, хотя при наличии соответствующего оборудования возможна и установка системы на уже растущих культурах. Наиболее эффективный подход — это однопроходная операция, при которой за один проход по полю укладывается капельная лента, наносится пластиковая мульча и высаживаются семена кукурузы. Специализированное оборудование для пересадки рассады, первоначально разработанное для овощеводства, было адаптировано для этой цели, хотя на крупных предприятиях Среднего Запада часто используются специально изготовленные установки.
Последовательность установки начинается с подготовки поля. Почва должна быть обработана до однородного посевного ложа без крупных комков или скоплений растительных остатков, которые могут помешать укладке ленты. Для обеспечения равномерного выравнивания с рядом культур рекомендуется использовать GPS-навигацию с точностью до дюйма. С помощью сошника или дискового механизма создается узкая траншея на целевой глубине 10-12 дюймов, капельная лента подается через сошник с рулона, установленного на орудии, а траншея закрывается за сошником прикатывающими колесами. Точность укладки ленты в пределах плюс-минус 1 дюйм достижима при использовании имеющегося в продаже оборудования.
Укладка пластиковой мульчи производится после нанесения ленты, либо в один проход, либо как отдельная операция. Машины для укладки мульчи разматывают пластиковую пленку поверх посаженного ряда и засыпают края землей с обеих сторон, чтобы закрепить ее и защитить от ветра. Для кукурузы стандартной является полоса мульчи шириной 24 дюйма, расположенная по центру ряда шириной 30 дюймов. 3-дюймовый открытый зазор с каждой стороны обеспечивает воздухообмен и предотвращает чрезмерное накопление влаги, которое может способствовать развитию болезней. Биоразлагаемые мульчирующие пленки набирают популярность в качестве альтернативы традиционной полиэтиленовой пленке, устраняя необходимость в ее удалении и утилизации в конце сезона, хотя в настоящее время они на 30-40% дороже за акр.
Монтаж магистральных и вспомогательных трубопроводов следует завершить до укладки ленточных ответвлений. Магистральные трубопроводы из ПВХ обычно закапываются на глубину 18-24 дюйма, перпендикулярно боковым ответвлениям ленточных ответвлений, с отводными соединителями в каждом ряду. Размер магистрального трубопровода зависит от общего расхода системы; для системы SDI площадью 500 акров, работающей при расходе 0,20 галлона в час на один эмиттер с расстоянием между ними 12 дюймов на 30-дюймовых рядах, требуется пиковый расход приблизительно 1100 галлонов в минуту. Для такого расхода обычно требуются магистральные трубопроводы из ПВХ диаметром 6 или 8 дюймов в зависимости от материала трубы и рабочего давления. Все фитинги, клапаны и соединители должны быть рассчитаны на максимальное рабочее давление системы плюс 50% запас прочности. Компания Sun-rainman поставляет фитинги из ПВХ и полиэтилена размерами от 1/2 дюйма до 4 дюймов, подходящие для магистральных и боковых соединений в таких конфигурациях.
Фертигация и управление питательными веществами с помощью систем подземного капельного орошения на кукурузных полях
Одним из наиболее существенных агрономических преимуществ подповерхностного капельного орошения кукурузы является возможность доставки растворенных удобрений непосредственно в корневую зону посредством фертигации. В отличие от поверхностного внесения удобрений, которое подвержено испарению, стоку и иммобилизации на поверхности, фертигация позволяет вносить питательные вещества точно туда, где корни могут их усвоить, что снижает общее количество необходимых удобрений на 15-25% при сохранении или улучшении концентрации питательных веществ в тканях растений.
Наибольшую пользу от фертигации приносит именно управление азотом. Кукурузе требуется 1,0-1,2 фунта азота на бушель ожидаемого урожая, то есть для достижения целевого урожая в 200 бушелей необходимо 200-240 фунтов азота на акр. При традиционной системе сплошного внесения значительная часть этого азота вносится до посева и подвергается потерям из-за вымывания и денитрификации, которые могут достигать 30-40% в годы с обильными осадками. При фертигации методом сплошного внесения азот можно вносить постепенно в течение всего сезона, внося 30-40 фунтов на акр во время вегетативного роста (V6-V12), а остальную часть — в критический период опыления и налива зерна (VT-R3). Такое распределение по времени гораздо точнее соответствует кривым поглощения азота кукурузой, чем раздельное сплошное внесение.
Жидкие азотные растворы UAN-28 или UAN-32 являются наиболее распространенными источниками фертигации для систем прямого внесения удобрений для кукурузы. Эти продукты полностью растворимы в воде и могут вводиться непосредственно в поливную воду с помощью объемного инжекционного насоса. Нормы внесения рассчитываются исходя из целевого количества азота на акр, скорости потока в системе и продолжительности внесения. Типичное мероприятие по фертигации может включать внесение UAN-32 в концентрации 1-2% по объему в течение 4-6 часов полива, обеспечивая подачу 10-15 фунтов азота на акр за одно мероприятие.
Фосфор и калий также можно вносить через капельные системы, хотя их более низкая растворимость и склонность к осаждению при высоких концентрациях требуют более тщательного контроля. Для инъекций предпочтительнее использовать источники фосфора на основе ортофосфорной кислоты и тиосульфат калия, а не сухие гранулированные препараты. Подкисление поливной воды до pH 6,0-6,5 перед введением фосфора помогает поддерживать растворимость и предотвращает засорение капельниц. Плановая ежемесячная промывка кислотой с использованием фосфорной или серной кислоты в количестве 1-2 галлона на 1000 галлонов поливной воды служит двойной цели: поддержанию растворимости питательных веществ и предотвращению образования минеральных отложений внутри ленты.
Доставка микроэлементов, особенно цинка и марганца, является еще одним практическим преимуществом капельного фертигационного метода. На почвах с высоким pH, распространенных в западной Небраске и некоторых районах Канзаса, дефицит цинка является повторяющимся фактором, ограничивающим урожайность кукурузы. Внекорневые подкормки цинком эффективны, но требуют дополнительных проходов по полю. Капельное внесение хелатированного цинка (Zn-EDTA) в количестве 1-2 фунтов на акр в два этапа в течение вегетационных периодов V6-V10 позволяет устранить дефицит без дополнительных проходов техники, экономя время и затраты на внесение. Точное внесение также означает, что требуется меньшее общее количество цинка по сравнению с разбросным внесением гранулированного сульфата цинка.
Анализ рентабельности инвестиций и программы субсидирования Министерства сельского хозяйства США для внедрения SDI в кукурузоперерабатывающих предприятиях
Экономическая целесообразность подземного капельного орошения кукурузы зависит от взаимодействия пяти переменных: стоимости установки, годовых эксплуатационных расходов, экономии воды, реакции урожайности и срока службы системы. Для типичного хозяйства по выращиванию кукурузы на площади 500 акров на Среднем Западе, переходящего от кругового орошения к подземному капельному орошению, финансовые расчеты выглядят следующим образом.
Стоимость установки системы SDI: в среднем 1000 долларов за акр = 500 000 долларов в общей сложности.
Годовые эксплуатационные расходы (откачка, техническое обслуживание, резерв на замену ленты): 100 долларов за акр = 50 000 долларов в год.
Предыдущие эксплуатационные расходы на оросительную систему (энергия, техническое обслуживание, амортизация): 85 долларов за акр = 42 500 долларов в год.
Чистые дополнительные эксплуатационные расходы: 15 долларов за акр = 7500 долларов в год.
Экономия воды (35% от 18 дюймов поступившей воды = 6,3 дюйма сэкономлено при стоимости перекачки 4,50 доллара за акр-дюйм): 28,35 доллара за акр = 14 175 долларов в год
Увеличение урожайности (в среднем +12 бушелей на акр при цене кукурузы 4,80 долл./бушель): 57,60 долл. на акр = 28 800 долл./год
Общая годовая выгода: 85,95 долларов США за акр = 42 975 долларов США в год.
Срок окупаемости без учета софинансирования: 500 000 долларов США / 42 975 долларов США = 11,6 лет
Срок окупаемости при 40% софинансировании по программе EQIP: 300 000 долларов США / 42 975 долларов США = 7,0 лет.
Срок окупаемости с учетом софинансирования и роста цен на воду (ежегодное повышение на 6%): 5,2 года.
Базовый сценарий показывает, что без софинансирования срок окупаемости длительный, но не чрезмерный, учитывая, что системы SDI, как ожидается, прослужат 15-20 лет при надлежащем техническом обслуживании. Реальный экономический эффект достигается за счет двух источников: софинансирования в рамках Программы стимулирования качества окружающей среды Министерства сельского хозяйства США (EQIP) и роста цен на воду. Исторически EQIP финансировала 30-50% затрат на установку систем SDI для соответствующих требованиям предприятий в обозначенных зонах водосбережения. В бассейне реки Репабликан в Небраске и Канзасе, где активно сокращаются объемы водопользования, ставки софинансирования EQIP для систем SDI в последних циклах финансирования достигли 50%.
Второй важный фактор — рост стоимости воды. В западном Канзасе стоимость перекачки воды для орошения из водоносного горизонта Огаллала выросла с примерно 2,50 долларов за акр-дюйм в 2010 году до 4,50 долларов за акр-дюйм в 2025 году, что составляет среднегодовой прирост в 5,3%, обусловленный ростом тарифов на электроэнергию и снижением уровня воды в водоносном горизонте, что требует бурения более глубоких скважин и увеличения напора насосов. Если эта тенденция сохранится, экономия воды при использовании системы SDI будет увеличиваться с каждым годом, еще больше сокращая срок окупаемости. Некоторые прогнозы предполагают, что к 2035 году стоимость воды может достичь 7-8 долларов за акр-дюйм, что сократит срок окупаемости системы SDI до менее чем 4 лет даже без софинансирования.
Также появляется аспект, связанный с правами на воду. В Канзасе программа LEMA (Local Enhanced Management Area) обязывает ирригаторов в определенных районах сокращать потребление воды. В этих районах система SDI (Single Degree Insight) — это не просто повышение эффективности; это инструмент соблюдения требований, позволяющий фермерам поддерживать урожайность, работая в рамках сниженных лимитов распределения воды. Фермер, ограниченный 12 дюймами оросительной воды на акр, который может получить 200 бушелей при 12 дюймах с помощью SDI, находится в принципиально ином экономическом положении, чем тот, кто может получить только 170 бушелей при 12 дюймах с помощью поворотной системы, работающей в условиях дефицита воды. Этот аспект защиты урожайности трудно оценить в простой таблице ROI, но он может быть наиболее убедительным аргументом в пользу внедрения SDI в регионах с ограниченными водными ресурсами.
Техническое обслуживание, фильтрация и долгосрочная эффективность системы SDI на кукурузных полях.
Системы подземного капельного орошения для кукурузы являются капитальными вложениями, требующими постоянного технического обслуживания для обеспечения полной экономической отдачи. Наиболее распространенными причинами выхода из строя систем подземного капельного орошения являются засорение капельниц, проникновение корней, повреждения от грызунов и механические повреждения от почвообрабатывающей техники. Все четыре причины можно устранить при соблюдении надлежащих протоколов, но пренебрежение любой из них может ухудшить производительность системы в течение одного вегетационного сезона.
Техническое обслуживание фильтров — это основная защита от засорения капельниц. Песчаные фильтры следует промывать обратным потоком, когда перепад давления на фильтрующем блоке превышает 7 PSI выше базового уровня чистоты. Дисковые фильтры следует очищать вручную не реже одного раза в месяц в течение ирригационного сезона и чаще в воде с высоким содержанием железа или марганца. Стандартной практикой для контроля биологического роста внутри ленты является ежемесячная обработка хлорированием с помощью инъекции гипохлорита натрия с концентрацией свободного хлора 10-20 ppm в течение 30 минут с последующей промывкой. Для железобактерий, которые образуют слизистые биопленки, прилипающие к внутренней поверхности капельниц, концентрацию хлора может потребоваться увеличить до 50 ppm для первоначальной шоковой обработки.
Проникновение корней в капельницы является проблемой для многолетних культур, но менее актуальной в севообороте с однолетней кукурузой, где лента заглублена ниже зоны посева. Однако корни кукурузы агрессивны и могут достичь глубины ленты в течение 6-8 недель после появления всходов. Обработка гербицидом ленты с трифлуралином, импрегнированным в выходное отверстие капельницы, является эффективной профилактической мерой для многосезонных установок. В качестве альтернативы, конструкции капельниц с медной импрегнацией препятствуют контакту корней с лентой благодаря естественному биоцидному эффекту. Для хозяйств, использующих односезонную тонкостенную ленту, проникновение корней не является практической проблемой, поскольку лента удаляется при уборке урожая.
Промывка в конце сезона — это важный этап технического обслуживания, который часто упускается из виду. По завершении ирригационного сезона каждый боковой трубопровод следует промыть чистой водой со скоростью не менее 30 см в секунду в течение как минимум 3 минут на каждый трубопровод. Это удаляет накопившийся осадок, биопленку и осажденные минералы, которые в противном случае закрепились бы на месте за зиму. Промывка осуществляется путем открытия торцевых заглушек или промывочных клапанов на каждом трубопроводе и запуска системы на полную мощность. Промывочную воду следует визуально осмотреть; мутная или изменившая цвет вода указывает на необходимость промывки системы, и может потребоваться дополнительная обработка перед следующим сезоном.
Подготовка к зиме на Среднем Западе требует полного осушения всех надземных компонентов, включая магистральные и подмагистральные трубопроводы, корпуса фильтров и насосные станции. Для удаления остаточной воды из низин и тупиков рекомендуется откачка воздуха с помощью компрессора со скоростью 2-3 кубических фута в минуту на дюйм диаметра магистрали. Заглубленная лента ниже линии промерзания (обычно 36-48 дюймов на севере Среднего Запада) не требует осушения, но должна оставаться под низким давлением (2-3 PSI), чтобы предотвратить попадание почвы в капельницы из-за отрицательного давления, вызванного циклами замерзания-оттаивания почвы. Правильная подготовка к зиме продлевает срок службы системы и предотвращает дорогостоящие весенние сюрпризы в виде трещин в корпусах фильтров или разрывов магистральных трубопроводов, которых можно было бы избежать, потратив всего несколько часов на подготовку в ноябре.
Часто задаваемые вопросы о подземном капельном орошении кукурузы
Какова оптимальная глубина для установки ленты подземного капельного орошения на кукурузном поле?
Для кукурузы, выращиваемой под пластиковой мульчей, рекомендуемая глубина укладки составляет от 25 до 30 см (10–12 дюймов) ниже поверхности почвы. Эта глубина защищает капельную ленту от воздействия почвообрабатывающей техники и размещает увлажненную зону в пределах основной корневой зоны кукурузы, которая обычно простирается на глубину от 60 до 90 см (24–36 дюймов). Более мелкая укладка (от 15 до 20 см) может быть эффективной на песчаных почвах, но увеличивает риск механических повреждений. Более глубокая укладка (более 35 см) снижает эффективность доставки воды к питающим корням на ранних стадиях вегетативного роста, когда корневая система еще неглубокая.
Сколько воды можно сэкономить с помощью подземного капельного орошения по сравнению с системами кругового орошения для выращивания кукурузы?
Исследования, проведенные Канзасским государственным университетом и Лабораторией исследований систем земледелия USDA-ARS, показывают, что подземное капельное орошение кукурузы обычно снижает общий сезонный расход воды на 25–40 процентов по сравнению с системами кругового орошения, при этом среднее значение обычно составляет 35 процентов. Экономия достигается за счет устранения потерь на испарение с поверхности почвы, уменьшения глубокой инфильтрации под корневой зоной и направленной подачи воды к активным корневым участкам. В сочетании с пластиковой мульчей потери на испарение еще больше снижаются, приближая общую экономию к верхней границе этого диапазона. Эти цифры предполагают правильное проектирование системы, соответствующее планирование и исправное обслуживание капельниц.
Какое расстояние между капельницами и какой расход воды следует использовать для подземного капельного орошения кукурузы?
Для большинства систем выращивания кукурузы на Среднем Западе рекомендуется расстояние между капельницами 12 дюймов (30 см) и расход воды от 0,16 до 0,24 галлонов в час (галлонов в час) на одну капельницу. На песчаных почвах, распространенных в некоторых районах Небраски и западного Канзаса, может потребоваться более плотное расстояние в 8 дюймов для обеспечения равномерного увлажнения вдоль ленты. Расстояние между рядами обычно соответствует ширине ряда кукурузы 30 дюймов (76 см), то есть одна линия капельной ленты на ряд. Для полей с любыми перепадами высот предпочтительнее использовать капельницы с компенсацией давления, чем без нее, поскольку они обеспечивают равномерный поток по всей системе при рабочем давлении от 7 до 15 PSI.
Может ли лента для подземного капельного орошения прослужить более одного вегетационного сезона при выращивании кукурузы?
Да, но срок службы зависит от толщины стенок ленты, качества воды и методов обслуживания. Тонкостенная лента (от 6 до 8 мил) предназначена для использования в течение одного сезона и широко распространена в овощеводстве. Для севооборота с кукурузой на Среднем Западе рекомендуется использовать более толстую капельную ленту или трубки толщиной от 15 до 25 мил, которые могут прослужить от 3 до 7 сезонов при надлежащей фильтрации, периодической промывке и использовании хлорирования или кислотной обработки для предотвращения образования биопленки и минеральных отложений. Проникновение корней менее опасно при использовании ленты, обработанной гербицидами, или капельниц с медной пропиткой. Ключевым фактором является поддержание фильтрации воды на уровне 200 меш или тоньше.
Экономически ли целесообразно использовать подземное капельное орошение для крупных кукурузных плантаций площадью более 500 акров?
Экономическая целесообразность зависит от стоимости воды, цен на кукурузу, урожайности и срока службы системы. Для хозяйства площадью 500 акров стоимость установки стационарной подземной капельной системы обычно составляет от 800 до 1200 долларов на акр, включая фильтрацию, магистральные и подмагистральные трубопроводы, а также капельную ленту. Ежегодные эксплуатационные расходы, включая перекачку, обслуживание фильтров и замену ленты, в среднем составляют от 80 до 120 долларов на акр. При 35-процентной экономии воды, преимуществе в урожайности на 10-15 бушелей на акр по сравнению с кукурузой, выращиваемой с использованием поворотных систем с дефицитным орошением, и росте цен на воду в районе водоносного горизонта Огаллала, реалистичным сроком окупаемости является 4-6 лет. Программы субсидирования USDA EQIP могут снизить первоначальные капитальные затраты на 30-50 процентов.
Как пластиковая мульча взаимодействует с подповерхностным капельным орошением в системе выращивания кукурузы?
Пластиковая мульча, уложенная поверх ряда растений, в сочетании с подповерхностным капельным орошением выполняет три функции: подавляет испарение влаги с поверхности почвы, прогревает почву ранней весной для ускорения прорастания и снижает засоренность сорняками между рядами. Капельная лента располагается на глубине 25-30 см, подавая воду непосредственно в корневую зону. Мульча располагается на поверхности почвы над лентой. В случае кукурузы это обычно полоса черной или биоразлагаемой пластиковой мульчи шириной 60-75 см, расположенная по центру ряда. Такое сочетание создает многослойную систему, при которой вода подается снизу, а испарение блокируется сверху, что максимизирует эффективность использования воды.
Краткое содержание: Следующий шаг к подповерхностному капельному орошению кукурузы.
Подземное капельное орошение кукурузы под пластиковой мульчей представляет собой значительный сдвиг в подходах фермеров Среднего Запада к управлению водными ресурсами. Технология доказала свою эффективность, экономия воды задокументирована, а экономические показатели становятся все более выгодными по мере роста цен на воду и сокращения водопотребления. Для руководителей фермерских хозяйств, работающих в районах с ограниченными водными ресурсами, подземное капельное орошение — это не просто повышение эффективности; это стратегическая инвестиция в долгосрочную жизнеспособность орошаемого производства кукурузы.
Основные технические моменты просты. Установите капельную ленту на глубину 10-12 дюймов с расстоянием между капельницами 12 дюймов и расходом 0,20 галлона в час для большинства типов почв Среднего Запада. Используйте капельницы с компенсацией давления для полей с перепадами высот. Поддерживайте фильтрацию на уровне 200 меш или тоньше и планируйте ежемесячные обработки хлорированием. Сочетайте систему с полосами черной пластиковой мульчи шириной 24-30 дюймов для максимальной экономии воды и улучшения прогрева почвы. Заложите в бюджет 800-1200 долларов на акр на установку системы и, при наличии возможности, попытайтесь получить софинансирование по программе EQIP.
Для дистрибьюторов ирригационного оборудования и сельскохозяйственных кооперативов, оценивающих линейку продукции SDI для своих клиентов, вопрос уже не в том, работает ли технология, а в том, сможет ли цепочка поставок удовлетворить спрос. Компания Sun-rainman производит капельницы, фитинги и компоненты для микрораспыления с 2005 года, и в настоящее время ее продукция используется в 76 странах. Наша инженерная команда может помочь с выбором компонентов системы, расчетом расхода и совместимостью с существующей магистральной инфраструктурой. Чтобы обсудить требования вашего проекта или запросить каталог продукции, посетите наш сайт. страница с информацией о нашей продукции для капельного орошения или свяжитесь напрямую с нашим отделом продаж.










