Kastelu

Kastelu (kastelu) on veden syöttämistä pelloille, joilla ei ole kosteutta, ja sen varastojen lisäämistä maaperän juurikerroksessa maaperän hedelmällisyyden lisäämiseksi . Kastelu yhdessä salaojituksen kanssa on pääasiallinen  vesitekninen melioraatiotyyppi [ 1] . Kastelu parantaa kasvien juurien saamista kosteudella ja ravinteilla, alentaa pintailmakerroksen lämpötilaa ja lisää sen kosteutta .

Historia

Jo muinaisina aikoina kastelu saavutti taiteen tason, jolle kokonaisten maiden hyvinvointi perustui. Veden pitäminen peltojen kostuttamiseksi mainitaan monissa paikoissa Raamatussa . Eufratin ja Tigris -joen välinen alue oli jo syvimmällä antiikin aikoina kuuluisa järjestelmällisen kastelun avulla saavutetusta maatalouden kehityksestä. Muinaisista ajoista lähtien on ollut esimerkkejä kastelulaitoksista muinaisen kulttuurin maissa: Kiinassa , Intiassa ja Egyptissä sekä uudessa maailmassa - atsteekkien  kadonneen valtakunnan alueilla . Egyptiläiset eivät olleet tyytyväisiä Niilin satunnaisiin tulviin peltojensa lannoittamiseksi; ja sen vedet laajan kanavajärjestelmän avulla veivät sen koko hedelmällisen alueensa läpi aavikon reunalle. Myöhemmin he siirtyivät täällä vesikauhapyöriin , jotka nostivat veden korkealle [2] .

Euroopassa vanhimmat kastelun mestarit ovat etruskit . Adigen ja Po :n välisten kanavien valtavat jäännökset todistavat jo nytkin näiden ihmisten tekemistä jättimäisistä rakennuksista pelkästään peltojen kastelua varten. Uiguurit loivat monimutkaisia ​​kastelulaitoksia, jotka antoivat elämän Itä-Turkestanin aavikkomaille. He antoivat taiteensa roomalaisille . Jälkimmäiset arvostivat vettä, ja vieläkin niiden hydrauliset rakenteet ovat silmiinpistäviä: kohotetut altaat, vesikanavat, tekolammet ja järvet, lähteiden erinomainen viimeistely ja muut täydelliset laitteet hyvän veden tuottamiseen [2] .

Kastelulaitokset kehittyivät laajimmalla tavalla Lombardiassa . Tämän alueen kastelukanavien verkosto, jota kehitettiin ja parannettiin roomalaisten ajoista lähtien, kattoi 1900-luvun alkuun mennessä jopa 450 000 hehtaarin alueen . Tämän verkoston pääkanavat, joihin kuului muinaisia ​​keinotekoisia vesistöjä, rakennettiin keskiajan alussa osittain munkkien toimesta, osittain Milanon , Cremonan ja muiden kaupunkien toimesta Viscontin , Sforzan ja Pallavicinon vallan alaisina . Gonzaga - dynastian Mantovan alue . Vettalian vanhin kanava on rakennettu vuonna 1057 . Jo vuonna 1216 Milanossa ilmestyi kokoelma vedenkäyttöä koskevia säännöksiä, joita myöhemmin parannettiin ja jotka toimivat perustana vuoden 1747 kastelulainsäädännölle . 1000 - luvulla Chiaravalle Abbeyn munkit omistivat yli 8 000 hehtaaria kasteltuja niittyjä ja myivät ylimääräisen vedensa. Sen määrän määrittämiseksi käytettiin erityisiä vesimittareita , joissa vesi johdettiin tietyn reiän (0,029 m²) läpi vakiopaineella (0,10 m). Tällaisen aukon läpi, jota kutsutaan Milanon unssiksi, virtaa minuutissa 2,1835 m³. Myöhemmin vesiunssin sijaan alettiin käyttää virtauksen mittaamiseen muita laitteita ja instrumentteja, joita kutsuttiin Soldatin, ensimmäisen sellaisen laitteen keksijän 1500-luvulla , ajoista moduuleiksi [2] .

Lombardiasta 1700-luvulla saksalaiset sotilaat toivat kastelutaidon Reinin alapuolelle , missä kastelulaitteita kehitettiin ja vahvistettiin erityisesti Siegenin kaupungin läheisyydessä tämän kaupungin porvariston ponnistelujen ansiosta . Dresler, noin 1750. Espanjassa kastelun ottivat käyttöön maurit , joiden työn ansiosta Valencian vedetön ympäristö muuttui upean hedelmällisyyden alueeksi. Espanjan maurien hydraulisten rakenteiden rauniot vaikuttavat edelleen loistollaan. Mauritanian kastelulaitteet toimivat mallina paitsi teknisesti myös lainsäädännön ja organisaation kannalta, koska täällä oli vanhin kastelun julkisen käytön muoto. Maureille alisteiset maakunnat jaettiin kastelualueiksi, joille tarvittava vesimäärä saatiin kesällä tukkimalla vuoristovirtoja ja jokia. Tätä varten rakennettiin suuret padot. Näin muodostetuista altaista vesi kuljetettiin pääkanavien kautta ja niistä haarautui sivukanavia, joista kauhattiin vesi yksittäisten osien kasteluun. Jokaiselle kastetulle palstalle laskettiin tarkka tarvittava vesimäärä. Sen käyttöä säänneltiin tiukasti, ja ylimääräisen veden vapautumisesta määrättiin sakkoja. Veden virtauksen säätämiseen käytettiin osoitinvesimittareita. Joissakin osissa Espanjaa nämä laitteet ovat säilyneet tähän päivään asti. Ranskassa suuria kastelujärjestelmiä löytyy Loiren ja Garonnen laaksoista sekä Savoyn , Haute-Savoien , Bouches-du-Rhonen , Héraultin ja Gardin departementeista . Englanti vaatii ilmaston ominaisuuksien vuoksi vähän kastelua, mutta joissain paikoissa on myös laajoja keinokastelualueita, esimerkiksi vanhimmat kastelulaitteet Wiltshiressä , luotu vuosina 1690-1700 , vievät pinta- alan noin 15-20 000 hehtaaria. Vuonna 1743 Jennings perusti ensimmäiset colmatage-niityt Howdeniin , lähellä Yorkia .

Perustiedot

Kastelulla tarkoitetaan vesimelioraatiota, joka on joukko toimenpiteitä, joilla pyritään parantamaan maaperän vesistöä pitkällä aikavälillä sen tuottavuuden lisäämiseksi. Hydromeliorointi suoritetaan rakentamalla teknisiä vesirakenteita , joiden avulla suoritetaan laskennallinen alueen vesitilan muutos tai säätely. Jos kastelu on suoritettava vesivaroiltaan köyhällä alueella, tulee alue ensin kastella , koska kastelussa tarvittavien vesimäärien jatkuva kuljettaminen olisi erittäin tehotonta ja kallista. Kastelun avulla veden virtaus varmistetaan luonnollisella kulkureitillä, mikä mahdollistaa sen käytön jatkossa suoraan kastelujärjestelmissä.

On tehokasta käyttää kastelua yhdessä muuntyyppisten maanparannusmenetelmien kanssa, esimerkiksi maatalousmetsätalouden kanssa, joka sisältää suojaavien metsävöiden ja -palstojen luomisen. Samalla on mahdollista saavuttaa paitsi maaperän olosuhteiden paranemisen, myös mikroilmaston muutos parempaan, kun paikallinen kosteuskierto kokonaisuudessaan paranee [3] . Kuivilla alueilla vain maaperän kosteus ei välttämättä riitä, koska kuivien tuulien vaikutuksesta kasvien pinnasta haihtuminen lisääntyy ja juurijärjestelmän latausnopeus voi olla riittämätön, mikä johtaa kuivumiseen. Voit myös huomata sellaiset talteenottotyypit, kuten suolanpoisto, joka koostuu haitallisten suolojen poistamisesta maaperästä, ja lämpökäsittely, kun viljelykasveja kastellaan lämpimällä vedellä.

Yleensä kastelua käytetään monilla alueilla ilmasto-olosuhteiden mukaan. Ilmeisesti suurin kastelun tarve havaitaan alueilla, joilla on kuuma kuiva ilmasto ( kuiva ilmasto ), jolle on ominaista alhainen sademäärä (200-300 mm vuodessa). Kosteusindeksi (vuosisateen suhde mahdolliseen haihdutukseen) on alle 0,33 ja haihduntavaje (kasvukauden mahdollisen haihtumisen ja tuottavasti käytetyn sateen välinen ero) ylittää 5000 kuutiometriä hehtaarilta. Venäjällä Astrahanin alueen alue voidaan katsoa sellaisille maille . Tämä ilmasto on tyypillinen Keski-Aasian osavaltioille , joissa pääasiallinen kasteluviljelykasvi on puuvilla .

Kastelu on myös erittäin tehokasta subarideilla alueilla. Heillä kosteusindeksi on alle 0,77 ja haihdutusvaje on 2000-5000 m³ hehtaaria kohden. Ilmasto näillä alueilla on suotuisampi kuin kuivilla ilmastovyöhykkeillä, mutta täällä tapahtuu muutaman vuoden välein kuivia jaksoja, jotka voivat aiheuttaa suuria vahinkoja maataloudelle. Kastelulla on tässä hieman erilainen rooli, sillä se ei niinkään luo kasvumahdollisuuksia , vaan tasoittaa vuosien varrella saatuja tuotantomäärien vaihteluita ja tehostaa maankäyttöä mahdollisuudella korjata useita kertoja vuodessa. Määritelmäkasveja ovat rehu ja vilja [4] .

Paikallisesta tilanteesta riippuen erilaiset kastelutavat ovat mahdollisia. Ensinnäkin koko maa-ala voidaan kastella, mikä on tyypillistä kuivalle ilmastolle, samoin kuin yksittäisiä viljelykasveja, mikä on tyypillistä kosteammille ilmastoalueille. Toiseksi, kastelu voidaan suorittaa kerran vuodessa (ns. firth-kastelu), jossa maaperään luodaan tarvittava vesivarasto, jota kasvit käyttävät ympäri vuoden, tai kastelu voidaan tehdä jatkuvasti [5] .

Kastelujärjestelmä

Kastelun tehtävänä on määrittää tarvittava vesimäärä, joka tarvitaan kastelutyön suorittamiseen mahdollisimman tehokkaasti. Tätä varten otetaan huomioon sekä paikalliset ilmasto-olosuhteet että kasteltujen kasvien tyyppi ja sille vaadittavat olosuhteet maksimaaliselle kasvulle ja veden määrälle eri kasvukausien aikana. Sinun tulee tuntea tietyn kulttuurin kehitysvaiheet ja tarjota tarvittavat olosuhteet kullekin vaiheelle. Seuraavat kasvuvaiheet voidaan erottaa: itävyys, kypsyminen, kukinta ja kypsyminen. Viljakasveilla eniten vettä kuluttava on kasvuvaihe, kun taas esimerkiksi puuvillalla  kukintavaihe.

Tehdään ero kastelunopeuden - viljelykasvin yhteen kasteluun tarvittavan vesimäärän - ja kastelumäärän - koko kastelujakson vesimäärän välillä. Vedenkulutuskerroin on kasvien kuluttaman veden määrä satoyksikköä kohden [6] .

Kastelujärjestelmät

Kastelujärjestelmä - alue, jolla sen kastelua tarjoavat  hydrauliset (vedenotto- ja vesirakenteet, kanavat, putkistot ) ja toiminnalliset (tiet, sillat) rakenteet sijaitsevat, siellä on avoin ja suljettu. [7] Kastelujärjestelmät koostuvat yleensä useista osista [8] [9] :

Näin ollen voidaan erottaa useita kastelujärjestelmiä riippuen käytetyistä komponenteista. Esimerkiksi jos pumppausasemia käytetään vedenottorakenteena, järjestelmä on mekaanisella vesinostimella, toisin kuin painovoimajärjestelmässä. Avoimuuden tyypin mukaan voidaan erottaa avoimet järjestelmät, joissa käytetään kanavia ja tarjottimia, ja suljetut järjestelmät, joissa käytetään putkistoja. Lisäksi järjestelmät eroavat kastelumenetelmistä: pintakastelu, kastelu, riisi-, firth-, tippa- tai pohjakastelu.

Maaperän kosteus

Maaperän kosteuden ominaisuuksien tutkiminen ja ennustaminen on yksi kastelun tärkeimmistä tehtävistä, sillä juuri sen säätelyyn kastelu on tarkoitettu. Maaperän kosteudella tarkoitetaan maan ylemmän kerroksen sisältämää kosteutta ilmastusvyöhykkeen sisällä . Keskeinen maaperän kosteutta kuvaava parametri on sen liikkuvuus, jonka arvosta riippuen maaperän kosteus jaetaan kiteytyneeseen, kiinteään (jää), höyryyn, vahvasti sidottuun, löyhästi sidottuun ja vapaaseen. Kastelun tehtävänä on luoda tietty kosteus, joka takaa tälle alueelle kylvetyn sadon maksimaalisen sadon. Samanaikaisesti erotetaan useita maaperän kosteustyyppejä, mikä mahdollistaa sen ominaisuuksien laskemisen mahdollisimman tarkasti:

Veden imeytymisnopeus maaperään voidaan määrittää kaavalla [10] :

,

missä

Integroimalla tämän lausekkeen saat kerroksen imeytyneitä kosteutta ajoissa :

.

Kastelueroosion estämiseksi on välttämätöntä, että kaikki tuleva kosteus imeytyy maaperään.

Tiettyjen maaperän vettä luovuttavien ominaisuuksien arvioimiseksi voidaan käyttää vesihäviökerrointa, joka on yhtä suuri kuin maaperästä vapaasti virtaavan veden tilavuuden suhde tämän maaperän tilavuuteen prosentteina ilmaistuna. Vesihäviökertoimen arvot vaihtelevat saven 0,01:stä hienon hiekan arvoon 20.

Kastelumenetelmät

Tärkeimmät kastelumenetelmät ovat:

Kastelu eri maissa

Maatalous on maailman suurin vedenkuluttaja. Noin 70 % makeasta vedestä käytetään maataloudessa. Aasian ja Afrikan kuivilla alueilla 90 % makeasta vedestä saavutetaan. Koko Euroopassa tämä prosenttiosuus on 35 prosenttia.

Kastettujen alueiden osuus on noin 16 % koko maailman maatalousmaasta, mutta ne muodostavat noin 40 % kokonaissadosta. Noin 68 % tästä alueesta on Aasiassa, 17 % Amerikassa, 9 % Euroopassa, 5 % Afrikassa ja 1 % Oseaniassa. Suurimmat vierekkäiset alueet, joilla on korkea kastelutiheys, ovat:

Vuoteen 2012 mennessä kastellun maan pinta-ala oli kasvanut noin 3 242 917 km2 :iin , mikä on lähes Intian kokoinen.

Maan kastelun pinta-ala vuonna 2003
10 miljoonasta hehtaarista
miljoonaa hehtaaria
Maa Neliö
Intia 57
Kiina 54
Pakistan 19
Aasia 188
USA 22
muu 67
Kaikki yhteensä 277
Kastelun pinta-ala valituissa
maailman maissa ( 1990-luvun
lopussa ), milj.ha
Maa Neliö Maa Neliö
Kiina 59.3 Japani 2.5
Intia 60.9 Espanja 3.41
USA 24.74 Italia 2.67
Pakistan 19.42 Egypti 3.65
Venäjä 4.5 Brasilia 4.45
Indonesia 5.3 Argentiina 1.65
Meksiko 6.2 Irak 3,525
Uzbekistan 4.223 Bulgaria 0,588
Romania 1.5 Etelä-Afrikka 1.67

Kielteiset ympäristövaikutukset

Kun maanparannusorganisaatiossa on virheitä, kasteluviljely voi aiheuttaa koko ketjun kielteisiä ympäristövaikutuksia. Tärkeimmät ovat:

Toissijainen suolaantuminen on yksi maan kastelun tärkeimmistä seurauksista kuivassa ilmastossa [11] . Se liittyy mineralisoituneen pohjaveden nousuun maan pinnalle. Suoloja sisältävä pohjavesi alkaa haihtua voimakkaasti, minkä seurauksena maaperä kyllästyy ylimääräisellä suolamäärällä. Kastelun maatalouden akuutti ekologinen ongelma on pinta- ja pohjavesien saastuminen. Tämä on seurausta maan kastelusta ja veden käytöstä maaperän suolanpoistoon . Suurin osa joista, joiden vesiä käytetään kasteluun, on suolapitoisuudeltaan 0,2-0,5 g/l. Tällä hetkellä niiden mineralisaatio on lisääntynyt 10 kertaa, mikä on johtanut sekundaarisen suolaisuuden lisääntymiseen. Maaperän ja veden suolaantumisongelmia pahentaa kivennäislannoitteiden käyttö .

Kielteisten ympäristövaikutusten vähentäminen minimiin on mahdollista kastelun asianmukaisella suunnittelulla ja toteutuksella, koska suurin osa puutteista ei liity siihen orgaanisesti [12] .

Kastelun toteutettavuustutkimus

Kastelutoimenpiteiden taloudellinen tehokkuus riippuu siitä, voivatko kastelutoiminnasta saadut lisätulot ylittää niiden toteuttamisesta aiheutuvat kustannukset. Vastaavasti vaaditaan tiedot siitä, kuinka paljon rahaa tulee investoida talteenottojärjestelmän rakentamiseen, edustaa saadun lisätuotannon määrä ja myös laskea itse maataloustuotteiden tuotantoon käytettyjen kulujen määrä. .

On otettava huomioon, että kastelujärjestelmiin tehtyjen pääomasijoitusten määrä ei sisällä vain varoja itse näihin järjestelmiin, vaan myös varoja asianmukaisen infrastruktuurin luomiseen, esimerkiksi maatilan tieverkon luomiseen, sähköistykseen, lisärakennusten rakentaminen tuotantotarpeita varten ja huoltohenkilöstön majoitus jne. [13] .

Vuotuiset tuotantokustannukset nousevat kastelujärjestelmien käyttöönoton myötä. Tavanomaisten lannoitus-, kylvö-, sadonkorjuu- ja sadonkuljetuskustannusten lisäksi aiheutuu itse kastelujärjestelmien ylläpitokustannuksia, joihin voi sisältyä työntekijöiden palkkakustannukset, laitteiden poistot , lisämaatyöt (esimerkiksi kanavien puhdistus). , väliaikaisten kasteluverkostojen leikkaaminen), kasteluun.

Tältä osin ennen kastelujärjestelmien käyttöönottoa tarvitaan perusteellinen analyysi, johon liittyy taloudellisia laskelmia sekä useiden vaihtoehtojen tekninen ja taloudellinen vertailu [13] . Tämä voi vaatia tietoja kastettavaksi ehdotettujen maa-alueiden tyypeistä ja pinta-aloista, arvioita niiden kunnostamisesta, maaston geodeettisia tutkimuksia topografisten suunnitelmien ja maaprofiilien laatimiseksi, tietoja maaperän fysikaalisesta ja kemiallisesta koostumuksesta, geologisia tietoja maaperän perusta ja pohjaveden taso.

Laajamittainen kastelujärjestelmien luominen edellyttää erikoistuneiden suunnitteluinstituuttien osallistumista ja tieteellistä tukea sekä merkittävien kustannusten että alueen luontoon ja väestöön mahdollisesti kohdistuvien kardinaalisten vaikutusten vuoksi. Maatalousteollisuuden yleisen kehityksen myötä maanparannusten käyttöönotosta on mahdollista saada suurin hyöty, kun otetaan käyttöön nykyaikaiset maatalouslaitteet, luodaan ammattitaitoista työntekijöitä ja maaseudun sosiaalinen alue kehittyy [14] .

Kastelun sääntely- ja tekninen tuki Venäjän federaatiossa

Tällä hetkellä kastelujärjestelmien rakentamista, käyttöä ja huoltoa säätelevät rakennusmääräykset ja -määräykset (SNiP) ja niihin liittyvät sääntely- ja menetelmäasiakirjat (osastojen rakennusmääräykset (VSN), SNiP:n käsikirjat, ohjeet, joista useimmilla on säilynyt valtion sääntelyn ajoilta lähtien Tehtävänä on luoda uusia standardeja, jotka vastaavat sekä nykyajan vaatimuksia että tilannetta ja ovat Kansainvälisen standardointijärjestön (ISO) vaatimusten mukaisia.Samalla työskennellään mm. kehittää tieteellinen ja metodologinen perusta sellaisten kansallisten standardien luomiseksi, jotka sääntelevät kastelutoimintaa erottamattomana osana maanparannustoimintaa yleensä [15] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Maanparannus, s. 4
  2. ↑ 1 2 3 4 A. S. Tanenbaum. Kastelu // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : 86 nidettä (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.
  3. ↑ Maanparannus, s. 5
  4. ↑ Maanparannus, s. 47-49
  5. ↑ Kolpakov V.V., Sukharev I.P., s. 35
  6. ↑ Kolpakov V.V., Sukharev I.P., s. 38-39
  7. ↑ Neuvostoliiton tietosanakirja. Glavred A. M. Prokhorov. 4. painos. 1988. s. 940
  8. ↑ Maanparannus, s. 55
  9. ↑ Kolpakov V.V., Sukharev I.P., s. 77
  10. ↑ Maanparannus, s. 43
  11. ↑ Kuiva, kuuma, suuret päivittäiset lämpötilanvaihtelut, tropiikin ja subtrooppisten alueiden ilmasto , tyypillinen aavikolle ja puoliaavikolle .
  12. ↑ Maanparannus, s. 9
  13. ↑ 1 2 Maanparannus, s. 304-313
  14. ↑ Maanparannus, s. 8
  15. ↑ "Reklamaatio: eilen, tänään, huomenna" -lehti. Nro 1, 2011

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat