Способ подпочвенного орошения риса Российский патент 2024 года по МПК A01G22/22 A01G25/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к возделыванию риса.

Известен способ орошения риса на рисовой оросительной системе «Краснодарская» (А.Д. Гумбаров, А.С. Луговой, А.В. Сербинов, «Оросительные рисовые системы». - М.: Колос, 1994, с. 39, 41). Система имеет участковые распределительные, участковые сбросные каналы, орошенные участки, состоящие из чеков, и типовые гидротехнические сооружения на каналах и дорогах.

Недостатками этого способа являются высокая оросительная норма, низкий коэффициент земельного использования, требуются большие материальные и трудовые ресурсы на эксплуатацию системы, трудоемкость и сложность распределения воды и поддержания слоя воды в чеках; поперечные валики снижают производительность труда при проведении сельхозработ; затрудняют переезд сельскохозяйственных машин из чека в чек; осушение карты происходит неравномерно.

Известна рисовая оросительная система (РОС), включающая закрытые оросительные и сбросные каналы, размещенные в одной траншее и устройства для подачи воды в чеки и сброса (SU 385561, A01g 25/06, E02b 13/00).

Недостатками этого способа являются большая оросительная норма, сложность строительства и эксплуатации рисовой оросительной системы; трудоемкость и сложность распределения воды и поддержания слоя воды в чеках, негативное экологическое воздействие на биологические системы расположенных на территории рисовых оросительных систем и граничащих с ними территорий.

Известна рисовая оросительная система, включающая чековые осушительно-увлажнительные каналы с противофильтрационным покрытием, сопряженные патрубками с каналами водоподводящей и отводящей сети с уложенным ниже противофильтрационного покрытия чекового канала подстилающим фильтрующим слоем, сопряженным с каналом вертикальными перфорированными патрубками, заполненными фильтрующим материалом, при этом на поверхности чеков выполнены щеле-дрены, заполненные фильтрующим материалом и соединенные с чековым каналом, и каналы водоподводящей и отводящей сетей оборудованы впускными и выпускными патрубками с гидроавтоматами уровня, сообщенными с чековыми каналами (SU 1410914 A01G 25/00).

Недостатками этого способа являются трудоемкость строительства и эксплуатации рисовой оросительной системы; сложность распределения воды и поддержания слоя воды в чеках, высокая оросительная норма, низкий коэффициент земельного использования, негативное экологическое воздействие на биологические системы расположенных на территории рисовых оросительных систем и граничащих с ними территорий.

Известна рисовая оросительная система, включающая поливные карты, разделенные на чеки и закрытый дренаж выполненный в виде каскада дрен, проложенных под плоскостями чеков с выходом каждой устья каждой дрены в ороситель смежного нижележащего по каскаду чека (SU 1331452, A01G 25/00).

Недостатками этого способа являются сложность строительства и эксплуатации рисовой оросительной системы; трудоемкость и сложность распределения воды и поддержания слоя воды в чеках, негативное экологическое воздействие на биологические системы расположенных на территории рисовых оросительных систем и граничащих с ними территорий.

Известна рисовая оросительная система, включающая использование распределительного трубопровода, распределительных колодцев, сбросного коллектора, оросительных трубопроводов, совмещенных с дренажными и сбросными трубопроводами, водовыпускных сооружений, совмещенных со сбросными сооружениями (SU 1099897, A01G 25/00 - прототип).

Недостатками этого способа являются трудоемкость и дороговизна строительства рисовой оросительной системы, а также сложность ее эксплуатации; неравномерность увлажнения почвенного профиля и его осушение, негативное экологическое воздействие на биологические системы расположенных на территории рисовых оросительных систем и граничащих с ними территорий.

Техническим результатом изобретения является экономия оросительной воды, снижение эксплуатационных работ и улучшение мелиоративного состояния рисовых почв путем повышения коэффициента земельного использования, использования ресурсосберегающих технологии возделывания риса и создания благоприятного водно-воздушного режима в корнеобитаемом слое почвы, повышение экологической безопасности рисовых оросительных систем через сокращение объемов загрязняющих веществ, выносимых с рисовой оросительной системы через дренажно-сбросные воды в водоприемник.

Технический результат достигается тем, что способ подпочвенного орошения риса, включающий использование распределительного трубопровода, распределительных колодцев, сбросного коллектора, оросительных трубопроводов, совмещенные с дренажными и сбросными трубопроводами, водовыпускных сооружений совмещенные со сбросными сооружениями, согласно изобретению строят севооборотный распределитель, участковый сброс, распределитель последнего порядка, осушительно-увлажнительные дрены диаметром 50 мм и выливом 10 л/ч на 1 п.м, и закрытые картовые оросители-сбросы, к которым перпендикулярно подключают параллельно уложенные на расстояние 0,7 м друг от друга и расположенные к ним с уклоном 0,0003 на глубину 0,05 м осушительно-увлажнительные дрены, перпендикулярно участковому сбросу и распределителю последнего порядка через распределительные колодцы подключают закрытый картовый ороситель-сброс, который укладывают с уклоном 0,003 к участковому сбросу на глубину 1 м и диаметром 560 мм, при этом увлажнение корнеобитаемого слоя почвы в интервале от 65% до 100% от наименьшей влагоемкости в вегетационный период осуществляют путем подачи воды из севооборотного распределителя в распределитель последнего порядка, далее в закрытый картовый ороситель-сброс и в осушительно-увлажнительные дрены, а осушение корнеобитаемого слоя почвы до значений, не превышающих 65% от наименьшей влагоемкости в межвегетационный период осуществляют путем сбора и удаление через осушительно-увлажнительные дрены избыточной поверхностной и грунтовой воды в закрытый картовый ороситель-сброс, затем в участковый сброс, далее в групповой коллектор, причем переключение закрытого картового оросителя-сброса с осушительной функции на увлажнительную осуществляют в распределительных колодцах, которые располагают на пересечении закрытого картового оросителя-сброса с распределителем последнего порядка и участковым сбросом.

Новизна заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности использования рисовых оросительных систем, снижении трудоемкости эксплуатационных работ и ресурсоемкости технологии возделывания риса, повышение экологической безопасности на рисовой оросительной системе.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображен участок рисовой оросительной системы для реализации заявляемого способа подпочвенного орошения риса; на фиг. 2 - тоже, разрез 1-1; на фиг. 3 - тоже, разрез 2-2; на фиг. 4 тоже, разрез 3-3.

Участок рисовой оросительной системы для реализации заявляемого способа подпочвенного орошения риса содержит элементы под следующими позициями:

1 - закрытый картовый ороситель-сброс;

2 - закрытая осушительно-увлажнительная дрена;

3 - севооборотный распределитель;

4 - положение уровня депрессионной кривой в вегетационный период;

5 - положение уровня депрессионной кривой в межвегетационный период;

6 - лесополоса;

7 - полевая дорога;

8 - рисовый чек;

9 - водоотводная канавка вдоль дорог;

10 - участковый сброс;

11 - распределитель последнего порядка;

12 - устье коллектора;

13 - распределительный колодец;

14 - групповой коллектор;

15 - поле севооборота;

16 - уровень воды в межвегетационный период;

17 - уровень воды вегетационный период;

18 - поливная карта.

Способ подпочвенного орошения риса осуществляют следующим образом.

В первый год осуществления способа после уборки риса и/или сопутствующих культур рисового севооборота на карте Краснодарского типа выполняется ее реконструкция. На рисовых чеках 8 перпендикулярно закрытому картовому оросителю-сбросу 1 с уклоном 0,0003 на глубину 0,05 м подключают осушительно-увлажнительные дрены 2 диаметром 50 мм и выливом 10 л/ч на 1 п.м, которые укладывают параллельно на расстояние 0,7 м друг от друга, при этом перпендикулярно участковому сбросу 10 и распределителю последнего порядка 11 подключают через распределительные колодцы 13 закрытый картовый ороситель-сброс 1, который укладывают с уклоном 0,003 к участковому сбросу 10 на глубину 1 м и диаметром 560 мм.

В последующие годы осуществления способа на подпочвенной оросительной системе в межвегетационный период распределительные колодцы 13 переключают на режим осушения, причем влажность корнеобитаемого слоя почвы в течении всего периода не должна превышать 65% от наименьшей влагоемкости, что достигается путем сбора и удаления через осушительно-увлажнительные дрены 2 избыточной поверхностной и грунтовой воды в закрытый картовый ороситель-сброс 1, который располагают перпендикулярно с уклоном 0,003 к участковому сбросу 10 и далее через групповой коллектор 14 в водоприемник.

В вегетационный период распределительные колодцы 13 переключают на режим увлажнения корнеобитаемого слоя почвы и поддерживают влажность в нем в интервале от 65% до 100% от наименьшей влагоемкости путем подачи воды из севооборотного распределителя 3 в распределитель последнего порядка 11, далее в закрытый картовый ороситель-сброс 1 и затем в осушительно-увлажнительные дрены 2.

Способ подпочвенного орошения риса позволяет повысить коэффициент земельного использования и снизить трудоемкость эксплуатационных работ.

Использование подпочвенного орошения позволяет: повысить рентабельность производства риса за счет повышения коэффициента земельного использования, снижения расходов на ремонт и эксплуатацию каналов оросительной и водоотводной сети за счет сокращения их протяженности, а также арматуры и сооружений на ней (водовыпуски из оросителя в чек, водовыпуски из чека в сброс, водовыпуски в участковый распределитель, трубчатые переезды и т.д.), сокращения оросительной нормы; снизить себестоимость производства риса путем сокращения технологических операций и доз вносимых макро и микроэлементов из-за уменьшения суффозии и выноса питательных веществ из почвы в сравнении с традиционной технологией затоплением рисовых чеков; выполнять обработку в любое удобное/необходимое время, при этом почва увлажнена только в корневой зоне, что не мешает выполнению требуемых агроприемов, в том числе уборке урожая; улучшить мелиоративное состояние почвы вследствие отсутствия на чеке слоя воды; снизить дозы внесения удобрений за счет применения фертигации; исключить необходимость планировок рисовых чеков, чем значительно снизить трудоемкость производства риса.

Использование дрен с комбинированными осушительно-увлажнительными функциями обеспечивает возможность не только поддерживать требуемую влажность корнеобитаемого слоя почвы в вегетационный период риса, но и обеспечивает сбор и удаление избыточной поверхностной и грунтовой воды с целью понижения уровня грунтовых вод и создания оптимальных условий водно-воздушного режимов почвы в межвегетационный период.

Рекомендуемый диаметр осушительно-увлажнительных дрен определен опытным путем и составляет 50 мм и является наиболее эффективным для обеспечения требуемых значений увлажнения (осушения) корнеобитаемого слоя почвы, а также равномерности распределения увлажнения в нем.

Увлажнение корнеобитаемого слоя почвы в интервале от 65% до 100% от наименьшей влагоемкости в вегетационный период обусловлено необходимостью обеспечения оптимальной влажностью как культуры риса, так и сопутствующих культур рисового севооборота, в том числе создание оптимальных условий водно-воздушного режимов почвы на паровых полях севооборота.

Осушение корнеобитаемого слоя почвы до значений, не превышающих 65% от наименьшей влагоемкости в межвегетационный период, является необходимым и достаточным условием для создания оптимальных условий водно-воздушного режимов почвы, что обеспечивает сохранение мелиоративного состояния почв и возможность выполнения агротехнологических мероприятий на рисовых чеках.

Использование закрытого картового оросителя-сброса позволяет увеличить коэффициент земельного использования и снизить объем ежегодных эксплуатационных работ.

Осушительно-увлажнительные дрены укладываются перпендикулярно распределительному трубопроводу, параллельно друг от друга, что обусловлено плоским рельефом местности рисового чека.

Рекомендуемое расстояние между осушительно-увлажнительными дренами определено опытным путем и составляет 0,7 м, которое создает наиболее оптимальные условия водно-воздушного режимов в корнеобитаемом слое почвы в вегетационный и межвегетационный периоды.

Осушительно-увлажнительные дрены укладываются на глубину 0,3 м, что обоснованно необходимостью выполнения на рисовых чеках глубиной вспашки для разрушения плужной подошвы и обеспечения наилучшей фильтрации воды с поверхности чеков и которую для почвенных условий Нижней Кубани рекомендуется выполнять на глубину 0,25-0,28 м.

Минимальная высота засыпки закрытого картового оросителя-сброса, выполненного из полиэтиленовых труб регламентирована минимально допустимой высотой засыпки, определяемая по условиям прочности материала труб при перемещении над трубой строительных или сельскохозяйственных машин и должна составлять не менее 1 м.

Диаметр закрытого картового оросителя-сброса, принимаемый 560 мм принят из расчета вылива через осушительно-увлажнительные дрены не менее 10 л/ч на 1 п.м., а также сбора и удаление из корнеобитаемого слоя чека избыточной поверхностной и грунтовой воды, при этом уклон 0,003 к участковому сбросу является достаточным для оптимального осушения почвы и создания благоприятных незаиляющих условий его работы.

Осушительно-увлажнительные дрены укладываются поперек рисового чека в направлении к закрытому картовому оросителю-сбросу с уклоном 0,0003, который является минимально допустимым уклоном для различных типов закрытых дрен при плоском рельефе.

Конкретный пример осуществления способа подпочвенного орошения риса

Испытания способа подпочвенного орошения риса проводилось в КФХ «Головин Константин Викторович» Краснодарского края, Калининского района, станицы Старовеличковская. Реконструкция выполнялась на карте Краснодарского типа в границах трех севооборотных полей, образующих севооборотный участок площадью 108 га.

В первый год осуществления способа на рисовой оросительной системе после уборки риса и сопутствующих культур рисового севооборота выполнена реконструкция карты Краснодарского типа в границах трех севооборотных полей, которая включала: строительство по верхней границе севооборотного поля и далее перпендикулярно друг другу через одно севооборотное поле участковых сбросов; строительство по нижней границе севооборотного поля и далее перпендикулярно друг другу через одно севооборотное поле распределителей последнего порядка.

Затем осуществляют строительство вдоль длиной стороны рисового чека четырех закрытых картовых оросителей-сбросов длиной 900 м из полиэтиленовых труб марки ПЭ 100 (PN 6,3), диаметром 560 мм к которому перпендикулярно под уклоном 0,0003 протяженностью 197 м, на расстояние 0,7 м друг от друга на глубине 0,3 м укладывают и подсоединяют к нему осушительно-увлажнительные дрены диаметром 50 мм, вылив которых составляет 10 л/ч на 1 п.м.

После этого выполняют устройство распределительных колодцев на пересечениях закрытого картового оросителя-сброса с распределителем последнего порядка, которые выполняют функцию водовыпуска из оросителя в чек и закрытого картового оросителя-сброса с участковым сбросом, которые выполняют функцию водовыпуска из чека в сброс.

На следующий и в последующие годы осуществления способа на рисовой подпочвенной оросительной системе в межвегетационный период распределительные колодцы переключают на режим осушения, при котором влажность корнеобитаемого слоя почвы в течении всего периода поддерживают не выше 65% от наименьшей влагоемкости, что осуществляют путем сбора и удаления через осушительно-увлажнительные дрены избыточной поверхностной и грунтовой воды в закрытый картовый ороситель-сброс, который располагают перпендикулярно с уклоном 0,003 к участковому сбросу и далее через групповой коллектор в водоприемник. В вегетационный период распределительные колодцы переключают на режим увлажнения корнеобитаемого слоя почвы и поддерживают влажность в нем в интервале от 65% до 100% от наименьшей влагоемкости путем подачи воды из севооборотного распределителя в распределитель последнего порядка, далее в закрытый картовый ороситель-сброс и затем в осушительно-увлажнительные дрены.

Для поддержания оптимальной влажности в корнеобитаемом слое почвы были заложены и изучены следующие варианты соотношения диаметра и расстояния между осушительно-увлажнительными дренами (таблица 1): 25 мм - 0,5 м; 25 мм - 0,7 м; 25 мм -1,0 м; 25 мм - 1,5 м; 50 мм - 0,5 м; 50 мм - 0,7 м; 50 мм - 1,0 м; 50 мм - 1,5 м; 75 мм - 0,5 м; 75 мм - 0,7 м; 75 мм - 1,0 м; 75 мм - 1,5 м.

Из таблицы 1 видно, что первый год исследований показал наилучшие результаты как в вегетационный период, так и в межвегетационный период, при этом наилучший процент однородности увлажнения достигнут при диаметре увлажнительно-осушительного дренажа 25 мм и расстоянии между дренами - 0,5 м, а осушения - 50 мм и 0,7 м соответственно. Однако в последующие годы в связи с быстрым заилением увлажнительно-осушительного дренажа диаметром 25 мм он показал свою неэффективность, которая выразилась в резком снижении однородности увлажнения и осушения. В результате полевых испытаний было установлено, что наиболее оптимальным вариантом соотношения диаметра и расстояния между осушительно-увлажнительными дренами является 50 мм и 0,7 м соответственно. Увеличение расстояния между дренами диаметром 25 мм до 1,0 м и 1,5 в последующие годы положительного эффекта не дали и заданные показатели однородности увлажнения и осушения не были достигнуты. Также и другие варианты соотношения диаметра и расстояния между осушительно-увлажнительными дренами были менее эффективны варианта с диаметром дрены 50 мм и расстояниями между ними - 0,7 м, при котором были получены наилучшие значения однородности увлажнения и осушения корнеобитаемого слоя почвы (таблица 1), а процесс восстановления мелиоративного состояния происходил быстрее (таблица 2). К тому же увеличение диаметра осушительно-увлажнительных дрен в целях снижения стоимости и трудоемкости реализации проекта реконструкции рисовой карты Краснодарского типа привело к повышению стоимости в среднем на 15% и трудоемкости в среднем на 23%.

Апробация способа подпочвенного орошения риса в течении 2020-2022 гг.имела положительную динамику, которая выражалась в повышении мелиоративного состояния рисовых почв (таблица 2).

В результате использования способа были получены положительные результаты по снижению концентрации вредных веществ в дренажном стоке (таблица 4).

В результате применения способа себестоимость производимого зерна риса уменьшилась на 15%. Оросительная норма риса снизилась более чем в 3 раза и составила в среднем 6,5-7,0 тыс. м³/га. Использование способа позволило увеличить коэффициент земельного использования на 5%, а также повысить экологическую безопасность на рисовой оросительной системе за счет улучшения мелиоративного состояния почв рисовых полей (таблица 2), которое выразилось в повышения гумуса в корнеобитаемом слое почвы и уменьшения доз минеральных удобрений в 2 раза, за счет применения системы фертигации, при этом лучшие показатели достигнуты с междренным расстоянием 0,7 м. Потребление электроэнергии на сбросных насосных станциях за вегетационный период риса снизилась на 35-40%.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ состоит в использовании распределительного трубопровода, распределительных колодцев, сбросного коллектора, оросительных трубопроводов, совмещенных с дренажными и сбросными трубопроводами, водовыпускных сооружений, совмещенных со сбросными сооружениями. Строят севооборотный распределитель, участковый сброс, распределитель последнего порядка, осушительно-увлажнительные дрены диаметром 50 мм и выливом 10 л/ч на 1 п. м и закрытые картовые оросители-сбросы, к которым перпендикулярно подключают параллельно уложенные на расстоянии 0,7 м друг от друга и расположенные к ним с уклоном 0,0003 на глубину 0,05 м осушительно-увлажнительные дрены. Перпендикулярно участковому сбросу и распределителю последнего порядка через распределительные колодцы подключают закрытый картовый ороситель-сброс, который укладывают с уклоном 0,003 к участковому сбросу на глубину 1 м и диаметром 560 мм. Увлажнение корнеобитаемого слоя почвы в интервале от 65% до 100% от наименьшей влагоемкости в вегетационный период осуществляют путем подачи воды из севооборотного распределителя в распределитель последнего порядка, далее в закрытый картовый ороситель-сброс и в осушительно-увлажнительные дрены. Осушение корнеобитаемого слоя почвы до значений, не превышающих 65% от наименьшей влагоемкости в межвегетационный период, осуществляют путем сбора и удаления через осушительно-увлажнительные дрены избыточной поверхностной и грунтовой воды в закрытый картовый ороситель-сброс, затем в участковый сброс, далее в групповой коллектор. Переключение закрытого картового оросителя-сброса с осушительной функции на увлажнительную осуществляют в распределительных колодцах, которые располагают на пересечении закрытого картового оросителя-сброса с распределителем последнего порядка и участковым сбросом. Обеспечивается экономия оросительной воды, снижение эксплуатационных работ, улучшение мелиоративного состояния рисовых почв и повышение урожая риса путем повышения коэффициента земельного использования, использования ресурсосберегающих технологии возделывания риса и создания благоприятного водно-воздушного режима в корнеобитаемом слое почвы, повышение экологической безопасности рисовых оросительных систем через сокращение объемов загрязняющих веществ, выносимых с рисовой оросительной системы через дренажно-сбросные воды в водоприемник. 4 ил., 4 табл.

Способ подпочвенного орошения риса, включающий использование распределительного трубопровода, распределительных колодцев, сбросного коллектора, оросительных трубопроводов, совмещенных с дренажными и сбросными трубопроводами, водовыпускных сооружений, совмещенных со сбросными сооружениями, отличающийся тем, что строят севооборотный распределитель, участковый сброс, распределитель последнего порядка, осушительно-увлажнительные дрены диаметром 50 мм и выливом 10 л/ч на 1 п. м и закрытые картовые оросители-сбросы, к которым перпендикулярно подключают параллельно уложенные на расстоянии 0,7 м друг от друга и расположенные к ним с уклоном 0,0003 на глубину 0,05 м осушительно-увлажнительные дрены; перпендикулярно участковому сбросу и распределителю последнего порядка через распределительные колодцы подключают закрытый картовый ороситель-сброс, который укладывают с уклоном 0,003 к участковому сбросу на глубину 1 м и диаметром 560 мм, при этом увлажнение корнеобитаемого слоя почвы в интервале от 65% до 100% от наименьшей влагоемкости в вегетационный период осуществляют путем подачи воды из севооборотного распределителя в распределитель последнего порядка, далее в закрытый картовый ороситель-сброс и в осушительно-увлажнительные дрены, а осушение корнеобитаемого слоя почвы до значений, не превышающих 65% от наименьшей влагоемкости в межвегетационный период, осуществляют путем сбора и удаления через осушительно-увлажнительные дрены избыточной поверхностной и грунтовой воды в закрытый картовый ороситель-сброс, затем в участковый сброс, далее в групповой коллектор, причем переключение закрытого картового оросителя-сброса с осушительной функции на увлажнительную осуществляют в распределительных колодцах, которые располагают на пересечении закрытого картового оросителя-сброса с распределителем последнего порядка и участковым сбросом.