Оборудование для сельского хозяйства

Дренаж

Дренаж

Целью сельскохозяйственного дренажа является удаление лишней воды из почвы для улучшения возделывания культур. В некоторых почвах естественные дренажные процессы являются достаточными для роста и возделывания сельскохозяйственных культур, но в большинстве почв для эффективного сельскохозяйственного производства необходим искусственный дренаж. Поверхностным дренажем называется удаление воды, которая собирается на поверхности земли. На большинстве полей есть низкие места или впадины, заливаемые водой. С помощью таких приемов поверхностного дренажа как выравнивание земель, устройство устьев закрытых дрен и выкапывание мелких канав или каналов вода может отводиться с полей и не создавать постоянных влажных участков. Как правило, при поверхностном дренаже лишняя вода отводится из вертикального разреза почвы с помощью системы перфорированных трубок, размещаемых на глубине 0,5 - 1 метра . Обычно эти трубки называют керамическими, потому что раньше они изготавливались из коротких отрезков глиняных труб. Вода будет просачиваться в небольшие пространства. Наиболее распространенным типом "керамической" трубки являются гофрированные пластиковые трубки с небольшими отверстиями для впуска воды. В случае если грунтовые воды поднимаются выше уровня трубок, вода просачивается через отверстия в пластиковых трубах или через небольшие щели между соседними глиняными трубками. Это позволяет понижать уровень грунтовых вод до глубины керамических трубок в продолжение нескольких дней. Дренажные трубы обеспечиваю отток лишней воды с поля, но как только уровень грунтовых вод опустится до уровня труб, вода больше не течет по этим трубам. В большинство лет вода не течет по трубам в период между июнем и октябрем.

Работы и сроки В восточном кукурузном поясе растения используют в среднем около двух третей годовых осадков. Выпадение оставшейся части осадков приходится на время, когда растения в них больше не нуждаются. В то время как месячная норма осадков остается довольно постоянной в продолжение всего года, суммарное испарение (испарение почвы плюс транспирация растений) намного выше в период с июня до сентября. С января до мая и с октября до декабря количество осадков превышает суммарное испарение и создает излишек воды. Этот излишек приводит к избытку воды в корне обитаемом слое почвы и необходимости дренажа. Дренаж проводится главным в периоды, предшествующие посевному периоду (с января до апреля), для того чтобы растения можно было садить в оптимальное время.(Примечание: в июле, августе и сентябре потребности растений в воде часто превышают количество осадков даже во влажных районах. Хотя для частичного удовлетворения нехватка влаги можно использовать содержащуюся в почве влагу, орошение часто может способствовать повышению урожайности.)

Техник Проектирование и монтаж дренажной системы представляет собой сложный процесс. Каждое поле уникально и, как правило, требует индивидуального подхода. Дренаж зависит от топографии, растений, которые будут расти на поле и типа почвы. У каждого типа почвы разные свойства, которые влияют на дренаж. Агрономы и инженеры разработали рекомендации по глубине и расстоянию между дренами в почвах разных типов, основанные на многолетнем опыте и свойствах почв. Подрядчики по дренажным работам пользуются этими рекомендациями для проектирования экономически выгодных и эффективных дренажных систем для конкретного поля. Растет популярность дренажных плугов с тракторной тягой. Однако большинство фермеров нанимают подрядчиков для проектирования и монтажа своих дренажных систем из-за знаний, навыков и опыты, необходимых для успешного монтажа системы.

Потенциальные экологические проблемы - Основные проблемы, связанные с дренажем: - исчезновение заболоченных территорий, и - повышенные потери нитратов через керамические дрены.

Заболоченные территории До начала крупномасштабных дренажных работ в 19 веке ландшафт Среднего Запада состоял главным образом из заболоченных территорий. Несмотря на то, что за последние 150 с лишним лет осушение этих территорий привело к значительному улучшению здоровья населения и получению громадных экономических выгод, он также оказал и отрицательное воздействие на окружающую среду. Заболоченные территории имеют важную гидрологическую функцию в регулировании расхода и качества воды, а также в обеспечении места обитания для водяных растений и животных. Признание их значения изменило отношение общества и способы защиты заболоченных территорий. Сегодня дренажные работы редко проводятся с целью превращения существующих заболоченных территорий в сельскохозяйственные угодья. Как правило, они связаны с повышением продуктивности существующих сельскохозяйственных угодий. На некоторых полях керамические дрены были установлены более 100 или более лет назад и находятся в сломанном или засоренном состоянии. На многих полях изначально осушалось только несколько самых влажных участков, в то время как усовершенствование дренажных систем принесет пользу всему полю. Зачастую для повышения эффективности дренажа и повышения продуктивности добавляются дополнительные трубы.

Качество воды Дренаж может оказывать на качество воды как положительное, так и отрицательное воздействия. Как правило, уровень поверхностных стоков, почвенной эрозии и вымывания фосфора ниже на земле с хорошей системой подпочвенного дренажа меньше, чем на земле без улучшенной системы дренажа или только с поверхностным дренажем. Потери нитратов могут быть довольно высокими на осушаемых землях. Поскольку нитраты обладают очень высоким уровнем растворимости, они легко перемещаются в слоях почвы и попадают в системы керамических канав. Выброс нитратов из подпочвенных канавах является одним из главных источников нитратов в ручьях и реках. Озабоченность проблемой гипоксии или низкого содержания кислорода в Мексиканском заливе вызвала повышенное внимание к этому источнику нитратов. Как правило, в керамических дренах концентрация нитратов довольно высокая (10-40 мг / л). Пестициды также могут попадать в подпочвенные канавы, но обычно лишь в очень низких концентрациях. Пестициды легче перемещаются с водой по поверхности почвы, чем в слоях почвы, поэтому самые высокие концентрации пестицидов в канавах часто наблюдаются на полях с дренажными смотровыми колодцами. В действительности, подпочвенный дренаж может сокращать выброс пестицидов в реки и ручьи, поскольку он снижает поверхностный сток.

Наиболее эффективные методы дренажа

Обычно дренаж преследовал следующие цели: 1.повышение урожайности, и;2.минимизация затрат на монтаж дренажных сооружений.

Третьей задачей проектирования дренажных систем становится снижение воздействий дренажа на качество воды.Потеря нитратов является самой большой проблемой качества воды, связанной с применением керамических дрен. Для сокращения потерь нитратов можно использовать несколько новых технологий.

При регулируемом дренаже грунтовые воды удерживаются на высоком уровне в межсезонье, когда растения не растут. Высокий уровень грунтовых вод повышает интенсивность де нитрификации (процесс, в ходе которого нитраты превращаются в безвредный азот (N2) сразу после нагревания насыщенной водой почвы весной) и снижает загрязнение окружающей среды нитратами. Для одновременного повышения урожайности и поддержания качества воды регулируемый дренаж можно комбинировать с подпочвенным орошением. Подпочвенное орошение – это орошение через подпочвенные дренажные трубы. Подпочвенное орошение может быть экономически выгодным, если поля находятся на одном уровне и в любом случае нуждаются в дренаже, так как дополнительная инфраструктура будет состоять главным образом из насосной системы с большим числом керамических труб. Разрабатывается система, которая объединяет в себе сырые участки для очистки воды и пруд, служащий резервуаром для подпочвенного орошения с использованием дренажной системы. Эта система показала свою способность повышать урожайность и снижать влияние дренажа на качество воды, хотя она и дорогостоящая.