Вирощування без дефіциту води. Історія питання
Краплинне зрошення — це спосіб поливу, за якого воду локально подають до кореневмісного шару ґрунту рослин через мережу поливних трубопроводів із краплинними водовипусками.
Принциповою технологічною ознакою цього способу поливу є локальне зволоження ґрунту, зволоження зони, яка є найбільш насиченою фізіологічно активними кореневими відгалуженнями. Саме цю ідеологію було покладено в основу перших локальних систем підґрунтового зрошення за допомогою керамічних труб. Є встановлені історичні факти, котрі свідчать про застосування таких систем у ІІ половині ХІХ ст. в Німеччині. На теренах колишнього СНД піонерні дослідження із вивчення підґрунтового локального зрошення було проведено у 1927-1929 рр. в тодішній Кримській АССР.
Ідею локального зволоження, але вже через механізм поверхневого краплинного зволоження, розвинув у 30-х роках ХХ ст. ізраїльський інженер Зімха Блас, якого вважають винахідником краплинного зрошення. Саме він запропонував конструкцію першої крапельниці, отримавши на неї патент. Передумовою широкого застосування цього ноу-хау стало відкриття поліетилену низького тиску (1935 р.), а особливо поліетилену високого тиску (1948 р.), коли розпочалось виготовлення пластмас. Першу поверхневу систему краплинного зрошення було запатентовано у 1963 р. в Ізраїлі. Аналогічна система з’явилась у США у 1964 р. З того часу площі краплинного зрошення у світі тільки зростають, за сьогоднішніми даними — це понад 12,5 млн га.
В Україні дослідження впливу краплинного зрошення на систему «ґрунт-рослина-навколишнє середовище» було розпочато в кінці 60-х-на початку 70-х рр. на Мелітопольській дослідній станції зрошуваного садівництва, а також Українським науково-дослідним інститутом гідротехніки і меліорації та інститутом «Укрдніпроводгосп». На 1980 р. в Україні було 400 га промислових систем краплинного зрошення садів і виноградників, а на 1985 р. — вже близько 3,65 тис. га.
Також читайте: Кожній рослині — індивідуальну краплю
Проте в ті часи краплинне зрошення все ж мало обмежене застосування, зокрема, тільки в тих районах, де недостатнє водозабезпечення. Стосовно сільськогосподарських культур, то було передбачено використання краплинного зрошення виключно на багаторічних культурах — плодових, ягідних і виноградниках. На той час до основної переваги краплинного зрошення відносили економію поливної води, яку тоді не особливо ретельно рахували у господарствах.
Кардинально змінюватись ситуація почала з кінця 90-х років, в умовах ринкової економіки, коли на практиці пересвідчились, що краплинне зрошення, крім засобу економії води, є ще й механізмом значного підвищення урожайності сільськогосподарських культур (не тільки плодово-ягідних і винограду, а й овочевих), і, як наслідок, — отримання вищого прибутку. Особливо динамічний розвиток краплинного зрошення спостерігався на початку 2000-х років, коли площі краплинного зрошення в Україні щороку зростали на 30-70 %.
Попит та зацікавлення зростають
Сьогодні краплинне зрошення охоплює в Україні понад 75,5 тис. га. На жаль, це вже без урахування АР Крим. За цим показником Україна 18 у світі (серед 112 країн). На частку південного регіону припадає більше 90 % площ, а найбільші площі краплинного зрошення на Херсонщині — 34,55 тис. га. (рис. 1).
Рисунок 1. Розподіл площ краплинного зрошення у розрізі регіонів України, 2014 р.
Овочеві, баштанні культури і картопля займають близько 53 % площ під краплинним зрошенням, або 40,2 тис. га, тобто ті сільськогосподарські культури, на яких застосування краплинного зрошення ще 30 років тому назад майже не передбачалось. Що стосується багаторічних культур, то лідером серед них є плодові (17,34 тис. га, або 23,1 %), виноград (8,29 тис. га, або 11,2%) і ягідні (3,02 тис. га, або 4,1 %). Інші просапні (кукурудза, соя, буряк, соняшник, лікарські та ефіроолійні) культури займають близько 6,79 тис. га, або 8,6% (рис. 2).
Рисунок 2. Структура посівів (насаджень) на краплинному зрошенні в Україні, 2014 р.
Характеризуючи сучасний етап розвитку краплинного зрошення в Україні, можна стверджувати про достатньо зріле розуміння технологій його застосування та постійно зростаюче використання можливостей цього способу поливу.
Переваги краплинного зрошення
Сьогодні є тенденції до поступового зростання площ краплинного зрошення до 100 тис. га. Є й підстави так стверджувати: це і зростання експортного потенціалу, тенденції до змін клімату у бік посушливості, збільшення вартості поливної води тощо.
Крім того, сучасні технології дозволяють мінімізувати витрати на систему краплинного зрошення і на проведення поливів (як складової зниження собівартості сільськогосподарської продукції). Таким чином, можна використовувати системи краплинного зрошення протягом багатьох років не тільки для поливу багаторічних культур, а й для овочевих, картоплі, баштанних та інших просапних. Рівномірний розподіл води і добрив досягається завдяки використанню поливних трубопроводів із крапельницями з компенсацією тиску. Також сучасні технології гарантують зниження енергоємності зрошування за рахунок зменшення тиску в мережі та витрат крапельниць, що, в свою чергу, обумовлює зменшення діаметрів трубопроводів (відповідно — матеріалів на їх виготовлення), збільшення площі одночасного поливу, зниження витрат електроенергії, яке досягається використанням енергозберігаючого насосно-силового обладнання, багатотарифних лічильників електроенергії, проведенням поливів у нічний час тощо.
Значно скоротити непродуктивні втрати поливної води дозволяє удосконалення управління поливом в цілому та оптимізація водного режиму ґрунту завдяки використанню автоматичних станцій вологості ґрунту, метеостанцій, різноманітних датчиків вологості ґрунту та систем автоматичного і автоматизованого управління поливами, ГІС-технологій тощо. Основною метою зрошення буде отримання оптимальної, а не максимальної урожайності сільськогосподарських культур, і як наслідок — зменшення питомих витрат поливної води завдяки можливості підтримання вищого рівня передполивної вологості ґрунту виключно у критичні фази росту рослин, а в інші — формування помірного режиму зволоження.
За нашими розрахунками, сьогодні із 4500-6000 м3/га зрошувальної норми за вирощування овочевих культур 20-25 % поливної води використовується неефективно.
Сьогодні однією з обов’язкових складових зрошення є удосконалення систем удобрення (фертигації) і внесення засобів захисту рослин з поливною водою. За цього варто використовувати дещо дешевші вітчизняні види розчинних добрив, дискретне їх внесення, більшу частину — з поливом. Ширше застосувати внесення пестицидів із поливною водою, особливо інсектицидів з сильно вираженою кореневосистемною дією препарату (Актара, Конфідор, Танрек, Варант тощо).
Використання альтернативних джерел енергії для водопостачання систем краплинного зрошення є дуже актуальним для України, особливо для зони Степу, де є вітри та багато сонячної енергії. Варто скористатись світовим досвідом таких країн, як Ізраїль, США, Іспанія, Австралія, коли для підйому і подачі води в напірну систему краплинного зрошення використовують альтернативні джерела енергії (геліо- і вітроелектростанції). Для промислового впровадження таких систем необхідне проведення детального техніко-економічного обґрунтування проектів. Попередні розрахунки показують, що окупність цих проектів становить від 6 до 9 років. Свого часу — у 1992-1993 рр. такий новаторський проект було реалізовано на базі ДП «ДГ «Херсонської селекційної дослідної станції баштанництва УААН» (с. Великі Клини Голопристанського району Херсонської області).
На сьогодні також зростає роль екологічної складової технологій краплинного зрошення (цей аспект в основному стосується впливу краплинного зрошення на властивості ґрунтів та якість сільськогосподарської продукції):
- пошук технічно та економічно ефективних способів утилізації поливних трубопроводів, які відпрацювали свій нормативний термін експлуатації.
- введення у зрошувану сівозміну цінних агромеліоративних культур, вирощування яких є рентабельним на краплинному зрошенні: сої на насіння, бобових овочевих культур, «баштанний пар» — кавун, диня, гарбуз голонасінний, кабачок ранній), люцерни на насіннєві цілі тощо.
- використання систем краплинного зрошення для проведення хімічних меліорацій.
- запровадження системи контролю якості продукції на етапі реалізації технологій вирощування сільськогосподарських культур.
- застосування краплинного зрошення у технологіях органічного землеробства.
- розширення видового і сортового складу сільськогосподарських культур.
Сорти та гібриди постійно вдосконалюють, у т. ч. методами генної інженерії. Як показує практика, високопродуктивні гібриди, які краще реагують на зрошення, є більш стійкими проти хвороб і шкідників саме в таких умовах вирощування.
До речі, дуже ефективним є застосування краплинного зрошення при вирощуванні енергетичних. Для прикладу: за результатами досліджень Інституту водних проблем і меліорації НААН технологія краплинного зрошення буряків цукрових в умовах Степу Північного забезпечує отримання від 200 до 260 т/га біомаси.
Зважаючи на тенденції енергетичного ринку, реалізація таких проектів в Україні стає все більш доцільною.
Залишається важливим питання екологічно чистих матеріалів. Відтак, триває розробка та застосування їх на основі біосировини для трубопроводів систем краплинного зрошення, які в перспективі мають замінити екологічно шкідливі матеріали.
Сьогодні в світі приділяється багато уваги створенню таких матеріалів, які під впливом абіотичних природних факторів відносно швидко розкладаються (від 50 днів до 1 року) і не забруднюють навколишнє природне середовище.
Розвиток технологій та технічних засобів краплинного зрошення, відповідно до наведених тенденцій, створить передумови для практично безальтернативного використання краплинного зрошення для поливу всіх просапних та багаторічних культур через 10-15 років — тобто в період, який за існуючими прогнозами буде характеризуватись значним загостренням продовольчої кризи та зростанням дефіциту водних ресурсів на планеті.
