Система локально-внутрипочвенного орошения сада на склоновых землях Российский патент 2023 года по МПК A01G25/02 

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства и найдет применение при капельном орошении садов, выращиваемых на склоновых землях.

Известна низконапорная сеть капельного орошения садов, включающая водоисточник, распределительный трубопровод с подключенными к нему через регуляторы напора поливными трубопроводами, снабженными водовыпусками капельной подачи воды, выполненными в виде микротрубок диаметром 1,5-2,0 мм. (Пат. РФ №2653550, МКИ A01G 25/02, опубл. 2018, Бюл. №14).

Недостатком этой системы при орошении садов на склоновых землях является формирование вытянутого влажного пятна в сторону уклона за пределы зоны расположения корней деревьев, что приводит к нерациональному расходованию оросительной воды и избыточному испарению ее с поверхности влажного пятна.

Известен способ внесения гербицидов и устройство для его осуществления. Это устройство включает цилиндрическую емкость, состоящую из двух частей: верхней с конической крышкой, имеющей отверстие, и нижней, снабженной водонепроницаемым дном. При этом внутренний диаметр верхней части емкости соответствует наружному диаметру нижней части, образуя кольцевой выступ на их стыке. Верхняя часть цилиндра снабжена перфорированным стаканом с механизмом перемещения. Такая конструкция устройства позволяет разделить почвенный слой на две зоны: нижнюю - орошения корней дерева и верхнюю - внесения гербицида внутрипочвенного действия. Это устройство позволяет уничтожить проростки многолетних сорняков в верхних слоях почвы и одновременно предотвратить попадание гербицидов глубже - в слои распространения поглощающих корней дерева. (Пат. РФ №2773829, МПК A01G 25/02, опубл. 2022, Бюлл. №17)

Недостатком этого устройства является формирование зоны увлажнения на глубине 15-30 см при отсутствии возможности изменения глубины увлажнения корнеобитаемого слоя почвы с учетом закономерных изменений водно-физических свойств почвы по длине склона. Кроме того, при выращивании садов на склоновых землях уничтожение сорной растительности не желательно, так как она формирует прочное дерновое покрытие, защищающее почвенный покров от размыва ливневыми осадками.

Известна система локально-внутрипочвенного орошения многолетних насаждений, включающая водоисточник, распределительный и поливные трубопроводы, снабженные водовыпусками в виде гибких микротрубок, сопряженных с внутрипочвенными перфорированными увлажнителями, уложенными по кругу посадочных ям на глубине 40 - 50 см (Пат. РФ №2764266, МКИ A01G 25/06, опубл. 2022, Бюл. №2).

Недостатком этой системы является отсутствие увлажнения верхнего слоя почвы в первый год после посадки. Это связано с тем, что согласно агротехнике закладки сада, перед высадкой саженцев деревьев на участке производят плантажную вспашку на глубину 50-60 см. При проведении вспашки разрушают капиллярные поры и формируют некапиллярные поры. При посадке саженца в посадочную яму его корни засыпают разрыхленным грунтом, что также приводит к образованию преимущественно некапиллярной порозности. Поэтому в первый год после посадки сада во время проведения полива вода, поступая из поливного трубопровода через микротрубки в перфорированные увлажнители, будет заполнять перфорированные увлажнители, уложенные на глубине 40-50 см, а из них - некапиллярные поры почвы посадочных ям. По мере заполнения некапиллярных пор под действием сил гравитации она будет стекать вниз, а слой почвы 0-40 см над увлажнителями останется сухим. Но именно в этом слое при посадке размещают корни саженца дерева, и его недостаточная влажность ухудшает приживаемость саженца. Применение этой системы также не эффективно при орошении садов на склоновых землях, так как почвенный покров по длине склона значительно различается по водно-физическим свойствам. Например, на среднесуглинистых почвах в верхней части склона в связи со смывом осадками илистой фракции формируется почвенный слой с повышенным содержанием песка и гравия и небольшой высотой капиллярного подъема влаги (15-20 см), характерной для супесей. В средней части склона суглинки обладают величиной капиллярного подъема 50-60 см. В нижней части склона, благодаря накоплению смытого ила, формируется слой почвы более тяжелого механического состава с высотой капиллярного подъема влаги более 70 см. Таким образом, известная система локально-внутрипочвенного орошения неспособна обеспечить равномерное орошение всей площади сада на склоне.

Устранить указанные недостатки позволяет предложенная система локально-внутрипочвенного орошения сада на склоновых землях, включающая водоисточник, водораспределительные трубопроводы и подключенные к ним поливные трубопроводы с капельными водовыпусками в виде микротрубок, сопряженных с увлажнителями в виде перфорированных емкостей, в которой согласно предполагаемому изобретению, поливные трубопроводы подключены к водораспределительному трубопроводу через регуляторы напора и размещены вдоль горизонталей склона, а каждый увлажнитель выполнен в виде отрезка перфорированной трубы овального сечения с конической крышкой, снабженной отверстием в средней части, двумя симметрично вмонтированными в ее стенки втулками, а поверху - горизонтальной планкой с двумя отверстиями, соосными отверстиям во втулках крышки, и отверстием для микротрубки с фиксатором ее положения, при этом внутри каждого увлажнителя размещен овальный диск с эластичным уплотнителем по периметру диаметром, соответствующим внутреннему диаметру увлажнителя, при этом диск снабжен двумя тягами с мерными делениями, выведенными наверх через соосные отверстия во втулках и планке, где установлены фиксаторы их положения, при чем увлажнители расположены малым диаметром овала параллельно горизонтали склона.

Новый технический результат состоит в том, что размещение поливных трубопроводов по горизонталям склона в сочетании с регулированием напора в каждом трубопроводе и выполнением увлажнителя в виде перфорированного отрезка трубы овального сечения с подвижным диском, установленного с расположением малого диаметра овала параллельно горизонтали склона, позволяет, рационально расходуя воду, обеспечить увлажнение корневой зоны деревьев с учетом капиллярных свойств почвы и глубины размещения корневой системы дерева в различных частях склона без смещения контура увлажнения за пределы зоны нахождения корней деревьев.

Сущность предложения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид системы локально-внутрипочвенного орошения в плане; на фиг. 2 - продольный разрез системы с размещением перфорированных увлажнителей в зоне корневой системы саженца, на фиг. 3. - продольный разрез увлажнителя.

На склоновом участке 1 вдоль горизонталей склона высажен ряд деревьев 2, корневая система 3 которых размещена в ямах 4. Вдоль ряда деревьев 2 установлены стойки 5 со шпалерными проволоками 6. В нижней части участка 1 расположен водоисточник 7, от него вверх по склону отходит распределительный трубопровод 8. К этому трубопроводу через регуляторы напора 9 присоединены поливные трубопроводы 10, подвешенные к шпалерной проволоке 6. Поливные трубопроводы 10 снабжены капельными водовыпусками в виде микротрубок 11 диаметром 1,5-2 мм, подведенных к увлажнителям, размещенным с двух сторон от дерева 2 в зоне его корневой системы 3. Здесь выполнены шурфы 12, в которых и размещены перфорированные увлажнители 13, установленные малым диаметром овала параллельно горизонтали склона. Каждый увлажнитель представляет собой отрезок перфорированной трубы 14 овального сечения с конической крышкой 15. Крышка снабжена в средней части отверстием 16 и двумя втулками 17, симметрично вмонтированными в ее стенки, через которые пропущены тяги 18 с мерными делениями, симметрично присоединенные к размещенному в перфорированном увлажнителе 13 овальному диску 19 с эластичным уплотнителем 20 по периметру. Тяги 18 также пропущены через соосные втулкам 17 отверстия 21 в горизонтальной планке 22, размещенной поверху крышки 15. У отверстий 21 на планке 22 размещены фиксаторы 23 тяг 18, а в средней части планки 22 смонтирован фиксатор 24 микротрубки 11, через отверстие в планке вставленной в увлажнитель 13.

Путем обрезки и крепления ветвей дерева 2 к шпалерной проволоке 6 формируют крону дерева 25.

Работа системы локально-внутрипочвенного орошения сада рассмотрена на примере орошения пальметного яблоневого сада на карликовом подвое, высаженного на участке склона с уклоном 0,01…0,02. При выращивании пальметных садов путем обрезки части ветвей и крепления оставленных ветвей к проволокам шпалеры формируют плоскую крону, вытянутую по горизонтали склона. Такая форма кроны обеспечивает лучшие условия для ухода за садом и уборки урожая. Корневая система дерева, как правило, формируется в пределах проекции кроны. Почва на участке - средние суглинки. При этом по длине склона она отличается по механическому составу из-за систематического смыва осадками илистых частиц с верхней части склона в нижнюю. В верхней части склона формируется почва с повышенным содержанием песчаной и гравелистой фракций, по водно-физическим характеристикам соответствующая супесям, а в нижней его части происходит накопление илистой фракции почвы с формированием почвы более тяжелого механического состава, близкой к тяжелым суглинкам. Перед закладкой сада на участке 1 производят плантажную вспашку, увеличивая влагоемкость и водопроницаемость корнеобитаемого слоя почвы за счет формирования некапиллярной порозности. Ряды деревьев 2 высаживают вдоль горизонталей склона. Расстояние между рядами 4 м, а между деревьями 2 м. Перед посадкой деревьев выкапывают посадочные ямы 4 глубиной 0,6 м и диаметром 0,6 м. В процессе посадки в ямы 4 помещают корни 3 деревьев 2 и засыпают почвой, извлеченной при их откопке. Затем вдоль ряда деревьев 2 устанавливают стойки 5 и натягивают шпалерную проволоку 6, к которой крепят стволы и ветки деревьев 2 при формировании кроны 25. После закрепления проволоки 6 на стойках 5 монтируют оросительную систему. От водоисточника 7 перпендикулярно горизонталям склона и рядам деревьев 2 укладывают распределительный трубопровод 8. К распределительному трубопроводу через регуляторы напора 9 в створе линии стоек 5 подключают поливные трубопроводы 10, которые подвешивают к шпалерной проволоке 6. Затем с двух сторон от дерева 2 на расстоянии 0,5 м от ствола, в створе ряда деревьев, выполняют шурфы 12 глубиной 35 см. В эти шурфы помещают перфорированные увлажнители 13 овального сечения с расположением короткого диаметра овала параллельно горизонтали склона. Установка увлажнителей 13 в створе ряда деревьев 2 предотвращает возможность их повреждения при обработке почвы. Каждый увлажнитель представляет собой отрезок перфорированной трубы 14 овального сечения длиной 40 см и поперечным сечением по диаметрам овала 5×15 см. Такая длина увлажнителя 13 обеспечивает возможность регулирования глубины подачи воды в пределах изменения мощности корнеобитаемого слоя почвы по длине склона. Расположение увлажнителя малым диаметром овала параллельно горизонтали обеспечивает расположение большей части его перфорации в направлении горизонтали, поперек склона в зону формирования корней деревьев 2, что обеспечивает подачу в эту зону большей части воды, поступающей в трубу 14 из капельного водовыпуска в виде микротрубки 11. Это позволяет предотвратить смещение контура увлажнения за пределы распространения корневой системы деревьев. Каждый увлажнитель 13 снабжен конической крышкой 15 с отверстием 16. В стенки крышки симметрично вмонтированы две втулки 17. К размещенному внутри увлажнителя диску 19 с эластичным уплотнителем 20 по периметру симметрично присоединены две тяги 18 с мерными делениями, пропущенные через втулки 17 и соосные им отверстия 21 в планке 22, размещенной поверх крышки 15. У отверстий 21 на планке 22 установлены фиксаторы 23 тяг 18.

После установки двух увлажнителей 13 по обе стороны у каждого дерева 2 на поливные трубопроводы 10 устанавливают капельные водовыпуски в виде микротрубок 11 диаметром 2,0 мм и конец каждой микротрубки 11 закрепляют над отверстием 16 в крышке 15 с помощью фиксатора 24.

Перед началом оросительного сезона производят настройку увлажнителей 13 на глубину орошения с учетом порозности почвы в зоне первоначального расположения корневой системы 3. Как указано выше, при посадке в почве, заполнившей яму 4, преобладает преимущественно некапиллярная порозность, и в первый год после посадки в зоне расположения корней на всей площади участка 1 такая порозность будет преобладать не зависимо от водно-физических характеристик почвы. Соответственно, все увлажнители 13 устанавливают на выпуск воды в почву на глубине 5 см от поверхности. Для этого диск 19 с помощью тяг 18 по мерным делениям на этих тягах перемещают в трубах 14, обеспечивая заданную глубину размещения диска 19. Соосность отверстий 21 в планках 22 и во втулках 17 обеспечивает горизонтальное положение диска 19, которое закрепляют с помощью фиксаторов 23. Во время полива вода из водоисточника 7 поступает в распределительный трубопровод 8, из него через регулятор напора воды 9 в поливной трубопровод 10. Регуляторы 9 обеспечивают одинаковый напор воды во всех поливных трубопроводах 10 по склону участка 1 в пределах 0,20-0,25 м. Из поливного трубопровода 10 вода через микротрубки 11 поступает на крышку 15. Внутренний диаметр микротрубки 2 мм при напорах 0,20-0,25 м пропускает расход 8-10 л/час. Закрепление положения микротрубки 11 фиксатором 24 обеспечивает надежность ее сопряжения с увлажнителем 13 и возможность контроля его работы, а в случае необходимости - оперативного устранения засорения микротрубки. С поверхности крышки 15 вода стекает через отверстие 16 на диск 19. Уплотнитель 20 предотвращает стекание воды по стенкам перфорированной трубы 14 за пределы диска, и вода заполняет все поры, как капиллярные, так и некапиллярные, увлажняя почву в зоне расположения корней 3. В течение оросительного сезона почва в ямах 4 уплотняется до уровня, соответствующего объемной плотности окружающего грунта. При этом происходит формирование большего количества капиллярных пор за счет уменьшения некапиллярной порозности. Признаком преобладания капиллярной порозности является появление на поверхности почвы вокруг увлажнителя 13 влажного пятна за счет перемещения влаги по капиллярным порам к поверхности. После этого производят установку дисков увлажнителей на глубину увлажнения почвы, соответствующую величине капиллярного влагопереноса на разных участках склона, руководствуясь почвенными картами участка 1. В верхней части склона участка 1 диски 19 в трубах 14 тягами 18 перемещают на глубину 15 см.(глубина капеллярного переноса супесчанных почв). В средней части склона их опускают на глубину 30 см, а в конце склона диски перемещают на глубину 40 см. В соответствие с градиентом влажности вода будет перемещаться по капиллярным порам к поверхности участка и в стороны от увлажнителя. Расположение увлажнителя малым диаметром овала трубы 14 вдоль горизонтали склона обеспечивает поступление большей части воды вдоль горизонтали в полосе, где формируется корневая система дерева 2, предотвращая смещение контура увлажнения в сторону склона. Благодаря послойному регулированию глубины выпуска воды и капиллярному ее распределению обеспечивается поддержание заданного уровня влажности в слое почвы, где сосредоточена основная часть поглощающих корней деревьев на всем протяжении склона. Сохранившиеся при этом некапиллярные поры заполнены воздухом, что обеспечивает поддержание благоприятного водно-воздушного режима почвы в корнеобитаемом слое.

Таким образом, использование предложенной системы локально-внутрипочвенного орошения сада на склоновых землях позволяет, рационально расходуя воду, регулировать глубину увлажнения корневой системы деревьев с учетом особенности физико-механических свойств почвы в различных частях склона при исключении поверхностного стока.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Система содержит водоисточник, водораспределительные трубопроводы и подключенные к ним поливные трубопроводы с капельными водовыпусками в виде микротрубок, сопряженных с увлажнителями в виде перфорированных емкостей. Поливные трубопроводы подключены к водораспределительному трубопроводу через регуляторы напора и размещены вдоль горизонталей склона. Каждый увлажнитель выполнен в виде отрезка перфорированной трубы овального сечения с конической крышкой, снабженной отверстием в средней части, двумя симметрично вмонтированными в ее стенки втулками. Поверху крышка снабжена горизонтальной планкой с двумя отверстиями, соосными отверстиям во втулках крышки, и отверстием для микротрубки с фиксатором ее положения. Внутри каждого увлажнителя размещен овальный диск с эластичным уплотнителем по периметру диаметром, соответствующим внутреннему диаметру увлажнителя. Диск снабжен двумя тягами с мерными делениями, выведенными наверх через соосные отверстия во втулках и планке, где установлены фиксаторы их положения. Увлажнители расположены малым диаметром овала параллельно горизонтали склона. Обеспечивается увлажнение корневой зоны деревьев с учетом капиллярных свойств почвы и глубины размещения корневой системы дерева в различных частях склона без смещения контура увлажнения за пределы зоны нахождения корней деревьев. 3 ил.

Система локально-внутрипочвенного орошения сада на склоновых землях, включающая водоисточник, водораспределительные трубопроводы и подключенные к ним поливные трубопроводы с капельными водовыпусками в виде микротрубок, сопряженных с увлажнителями в виде перфорированных емкостей, отличающаяся тем, что поливные трубопроводы подключены к водораспределительному трубопроводу через регуляторы напора и размещены вдоль горизонталей склона, а каждый увлажнитель выполнен в виде отрезка перфорированной трубы овального сечения с конической крышкой, снабженной отверстием в средней части, двумя симметрично вмонтированными в ее стенки втулками, а поверху - горизонтальной планкой с двумя отверстиями, соосными отверстиям во втулках крышки, и отверстием для микротрубки с фиксатором ее положения, при этом внутри каждого увлажнителя размещен овальный диск с эластичным уплотнителем по периметру диаметром, соответствующим внутреннему диаметру увлажнителя, при этом диск снабжен двумя тягами с мерными делениями, выведенными наверх через соосные отверстия во втулках и планке, где установлены фиксаторы их положения, причем увлажнители расположены малым диаметром овала параллельно горизонтали склона.