Крапельне зрошення - це зрошення через невеликі трубки, спрямовані до коренів рослини. Це найпоширеніша форма мікрозрошення.
Це низький тиск і малий об'єм зрошення. Краплинне зрошення відрізняється від дощування і зрошення по борознах повільним розподілом води, 2-8 л на годину, і постійною вологістю ґрунту. [1] Крапельне зрошення — це цілеспрямована доставка води до рослин вздовж водорозподільних ліній, що виходять із центрального водосховища.
Краплинне зрошення відрізняється від дощування і зрошення по борознах повільним розподілом води, 2-8 л на годину, і постійною вологістю ґрунту. [1] Основна увага цієї сторінки зосереджена на мікрокрапельному зрошенні в громадах, що розвиваються, що виключає підповерхневе крапельне зрошення та системи крапельного зрошення з механічним тиском. Системи крапельного зрошення, розглянуті нижче, працюють під дією сили тяжіння.
Зміст
історія
Зрошення виникло з відведення струмків і частин річок до поля посівів. Потім воду розподіляли по посівах за допомогою борозен, спрямованих вниз. Ця система використовує силу тяжіння для переміщення води до всіх рослин. Цей метод часто називали паводковим зрошенням, оскільки зрошення затоплювало б посівні поля. Радикальні зміни в іригації не відбулися, доки промислова революція 1760 року не зробила двигуни згоряння та електричні двигуни доступними для механічного збільшення тиску води. [1] Штучний тиск води дозволяє розподіляти воду по культурах незалежно від градієнта. Системи крапельного зрошення можна використовувати з системами штучного тиску води або систем тиску води, викликаного гравітацією. Підповерхневе крапельне зрошення було розроблено в Німеччині в 1860-х роках і почало використовувати пористі труби в 1920-х як у Німеччині, так і в Росії. [1] Фермери в основному уникали підземного крапельного зрошення через засмічення випромінювачів і труднощі роботи та обслуговування системи підземного зрошення. Поверхневе крапельне зрошення стало популярним у 1970-х роках, першими лідерами були Австралія, Сполучені Штати Америки та Ізраїль.
International Development Enterprises сприяла використанню дрібними акціонерами крапельного зрошення в Африці на південь від Сахари, головним чином через потенціал підвищення врожайності товарних культур, таких як свіжі овочі. Міжнародний науково-дослідний інститут сільськогосподарських культур для напівпосушливих тропіків (ICRISAT) впровадив понад 2000 систем крапельного зрошення в Нігері. Ці зусилля були поєднані з садівничим навчанням і доступом до високоякісного насіння сільськогосподарських культур. Початкова програма в Нігері зберегла 60% учасників програми після першого року. ICRISAT виявив, що фермери, які працюють повний робочий день, значно частіше продовжуватимуть використовувати крапельне зрошення. Буркіна-Фасо та Гана отримали схожі навчальні програми для крапельного зрошення, зі спробами зменшити початкові інвестиційні витрати шляхом використання одного резервуара для постачання водою кількох фермерських зрошувальних систем. Повідомлялося, що фермери в середньому подвоїли свій дохід, використовуючи крапельне зрошення в поєднанні з навчальними програмами та високоякісним насіннєвим матеріалом. [2]
Як це працює
Принцип, що лежить в основі крапельного зрошення, спрямований на ефективність використання води шляхом спрямування води до основи кожної рослини для підтримки вологості ґрунту відповідно до потреб рослини. Низка труб подає воду з центрального джерела по всьому полю. Випромінювачі дозволяють воді капати з точкових джерел уздовж трубопроводів з повільною швидкістю, 2-8 літрів на годину, безпосередньо до основи рослин. Конструкція цієї системи має численні переваги, про що йдеться в кінці цього розділу. Системи крапельного зрошення можуть бути дуже простими і складатися з резервуара для води, клапана для контролю потоку води, основної лінії та крапельних ліній, що відгалужуються від основної лінії, і емітерів. Промислові системи крапельного зрошення можуть включати джерело води під тиском, зворотний клапан, манометри, резервуари для розчину добрив, фільтри та автоматизовану систему керування (рис. 1).
Типові компоненти системи мікрозрошення включають резервуар, регулюючий клапан, фільтр, основну трубу, бокову трубу та мікротрубку/емітер. Цей тип системи охоплює площу від 20 м2 до 1000 м2. [3] Схема кожної системи крапельного зрошення дуже різноманітна, залежно від культури та поля. Існує багато випромінювачів з різними методами імпедансу води, включаючи вихровий, звивистий шлях, довгий шлях, канавку та диск з коротким шляхом. Їх можна побачити на малюнку 2. Різні конструкції намагаються забезпечити бажану швидкість потоку води, не дозволяючи частинкам засмічувати емітер з родовища чи резервуара.
Основні та бічні лінії крапельного зрошення виготовлені з полівінілхлориду, поліетилену високої щільності та поліетилену низької щільності. [3]
Ефективність зрошення – це кількість води, яку використовує культура, порівняно з кількістю води, доступною для використання на фермі. Зрошення по борознах та інші типи ґрунтового зрошення зазвичай досягають ефективності 34% за належної практики управління водними ресурсами, ефективність дощування коливається від 50% до 75%, а крапельне зрошення має ефективність від 75% до 90%. Крапельне зрошення також здатне подвоїти врожайність сільськогосподарських культур при тій самій кількості води, що застосовується порівняно з дощуванням, і може використовувати солону воду в поєднанні з прісною водою без шкоди для врожайності. На відміну від традиційних методів поливу, постійний потік води дозволяє вимивати сіль з кореневої системи рослини. [1] Використання солоної води може зменшити попит на прісну воду в регіонах з дефіцитом води, на додаток до подвоєння кількості їжі, вирощеної з тією ж кількістю води. [4]
Вода утворює круговий візерунок на поверхні поля та цибулиноподібний об’єм під поверхнею поля. Випромінювачі зазвичай розташовують на такій відстані, щоб зволожений ґрунт трохи перекривав, утворюючи ряд уздовж бічних трубопроводів. Відстань між випромінювачами залежить від типу ґрунту та швидкості, з якою вода рухається крізь ґрунт. Типова відстань між випромінювачами наведена в розділі «Чи слід використовувати крапельне зрошення», а також простий тест для визначення найкращої відстані на основі ґрунту на конкретному полі.
Вибірковий полив через дискретні випромінювачі зменшує ріст бур'янів і зменшує витрати на оплату праці. Традиційне зрошення по борознах або поливом забезпечує водою все поле, що призводить до збільшення біомаси бур’янів у 10-14 разів під час збору врожаю та обмежує доступ фермерів до поля. Поля зрошення по борознах вимагають у 5-15 разів більше праці для видалення бур’янів, ніж поля з крапельним зрошенням. [5]
Чи варто використовувати крапельне зрошення?
Міністерство сільського господарства Сполучених Штатів оцінює мікрозрошення з використанням випромінювачів як більш ефективне, ніж традиційне зрошення, у таких ґрунтових умовах: низький вміст води, висока швидкість інфільтрації, змінна швидкість інфільтрації, висока ерозійність, крутий і хвилястий рельєф, поля незвичайної форми, і кам'янисті або бруківкові поля. [6] Крапельне зрошення здатне підвищити врожайність завдяки низькій напругі води, що одночасно підвищує якість посівів. Культури також можна вирощувати у воді з більшою солоністю через постійний рух ґрунтової води від кореневих цибулин рослин. [6] Технологія мікрозрошення схильна до засмічення через природу випромінювачів малого діаметру, що лежать на ґрунті. Хімічні накопичення, частки ґрунту та біологічні матеріали є джерелами засмічення випромінювачів. Шкідники, такі як гризуни, також можуть пошкодити системи поверхневого зрошення. Солі, присутні в ґрунті, що оточує коріння рослин, можуть рухатися до коріння, якщо ґрунт висохне або якщо система зрошення буде вимкнена під час легкого дощу. [6]
Використання обладнання робить крапельне зрошення дорожчим, ніж традиційні методи зрошення. Промислові системи крапельного зрошення в Сполучених Штатах коштують приблизно від 1000 до 3000 доларів США за гектар. iDE надає набори для зрошення дрібних власників, які містять усе необхідне обладнання для будівництва системи зрошення площею від 20 до 1000 м2 за ціною від 10 до 20 доларів США. [7] Крапельне зрошення може бути корисним для сімей, щоб вирощувати додаткову їжу на задньому дворі, дозволяючи мінімально використовувати воду для виробництва свіжих овочів для додаткової продовольчої безпеки або прибутку. Управління водою потрібне для досягнення ефективності 90%, що включає зміну графіка поливу на основі життєвого циклу рослини. [7]
Зрошувальна система повинна бути прокладена з урахуванням ухилу поля і рівномірного відведення води по всіх лініях випромінювання. Водойма повинна бути в найвищій точці поля. Якщо поле хвилеподібне, контури повинні бути нанесені на карту, щоб прокласти лінії випромінювачів паралельно рівній землі. Одним із методів відображення контурних ліній є рамка «A» (Практична інструкція) .
Вимоги до води
ININ=Іt∗Кв∗Cстор∗А{\displaystyle WU=Et*Kc*Cp*A}
Де WU — водоспоживання, Et — випаровування, Kc — культурний фактор, Cp — коефіцієнт навісу, а A — площа в м2. Це дозволяє розрахувати кількість води, що витрачається рослинами з ґрунту щодня. Зрошення води тоді має відповідати відтоку, що використовується рослинами та втрачається через випаровування. Евапотраспірація залежить від конкретної культури та її поточної стадії росту. Зовнішній вигляд культури не слід використовувати як індикатор стану вологості ґрунту. Коли посіви помітно недоїдають, урожай зазнає непоправної шкоди.
Потім кількість часу, необхідна системі поливу для роботи щодня, WU ділиться на швидкість потоку викидів. Втрата напору в лінії з кількома вихідними отворами, такій як лінія емітера, становитьХf=ФКЛQмД2м+п{\displaystyle H_{f}={\dfrac {FKLQ^{m}}{D^{2m+n}}}}
Де K — коефіцієнт тертя, L — довжина трубопроводу, Q — потік у бічні лінії, D — діаметр труби. [1]
Технічне обслуговування та експлуатація
International Development Enterprises рекомендує наступні кроки для впровадження системи крапельного зрошення.
- Вивчити ескіз монтажу
- Надайте макет резервуара для води / фільтрувальної платформи та траншей для труб, якщо потрібно
- Перевірте компоненти в комплекті/матеріали на місці відповідно до списку матеріалів у посібнику користувача
- Встановіть резервуар для зберігання води та фільтр на платформі
- Підключіть фільтр до джерела води / насоса та основної лінії
- Прокладіть головну магістраль, допоміжні та бічні труби
- За потреби закрийте траншеї труб
- Розмістіть / закріпіть випромінювачі / спринклери (якщо мікротрубки потребують надутих бічних трубок, заповніть трубки водою
потім пробийте отвори та закріпіть мікропробірки)
- Запустіть насос / Відкрийте кран і наповніть труби водою
10. Відпустіть усі торцеві кришки/промивні клапани, щоб очистити систему від бруду
. 11. Перевірте тиск і випуск і переконайтеся, що всі емітери працюють
. 12. Працюйте згідно з графіком
Наступна таблиця усунення несправностей наведена в посібнику з іригації IDE. [3]
| проблема | Причина | Усунення несправностей |
|---|---|---|
| мікротрубка / мікро спринклер/емітер не подає воду. | Засмічення через домішки у воді або бульбашка повітря в мікропробірці | 1. Вийміть мікропробірку з бічної труби та струсіть її або продуйте, щоб бруд або повітря, що затрималося, вийшли. Якщо це інший тип випромінювача/мікророзпилювача, відкрийте його та очистіть голкою, щоб видалити бруд. Потім полагодити випромінювач і перевірити його працездатність.
витік і, якщо потрібно, замініть їх. |
| Витік у бічній, підводній або головній трубі | Поріз труби внаслідок механічних пошкоджень, гризунів тощо. | Розріжте трубу в місці пошкодження і з'єднайте її за допомогою з'єднувача. Для труб великого діаметру, якщо з’єднувачі недоступні, можна використовувати службове сідло. |
| Витік в фітинги бічної труби. | Розширення труби або часте використання | Відріжте кінець труби для розширеної частини та знову вставте в нього фітинг. Якщо фітинг занадто вільний для діаметра труби, його можна відрегулювати, нагрівши його. |
| Зменшений потік води з емітера. | 1. Запечений фільтр
| 1. Очистіть сітку фільтра.
|
Тверді речовини, зважені у воді, можна відфільтрувати. Більш тонкі фільтри очищатимуть із системи більше частинок, але швидше забиватимуться. Спільнота крапельного зрошення визнала засмічення мікроорганізмами проблемою, і, за винятком використання біоцидів, рішення все ще досліджується. [1] Хімічні опади найбільш виражені у вузьких масивах випромінювачів і є переважно карбонатом кальцію. Традиційно цей хімічний осад очищали шляхом пропускання кислого розчину через лінії, щоб розчинити основну сполуку. Нещодавно було виявлено, що форма бактерії під назвою B. subtilis OSU 142 споживає карбонат кальцію, не викликаючи жодних біологічних утворень, які, як відомо, засмічують випромінювачі. Швидкість потоку збільшується на 20% після застосування B. subtilis OSU 142. [8]
Рухаючись вперед
Для зменшення засмічення впускного отвору твердими частками необхідно розробляти емітери. Поширення технології крапельного зрошення серед бідних сімей підвищило продовольчу безпеку та збільшило виробничу цінність землі. Техніки та практики управління водними ресурсами мають бути доступними для тих, хто має системи крапельного зрошення. Найбільшою причиною неефективності систем краплинного зрошення є схильність фермерів до надмірного зрошення рослин вручну. [1] Було показано, що завдяки кооперативному навчанню системи крапельного зрошення можуть бути дуже успішними для дрібних фермерів в Африці на південь від Сахари. Наступним кроком є розвиток спроможності фермерів і кооперативів поширювати цю технологію серед своїх сусідів через обмін інформацією між громадами. Найсуттєвіші зміни відбудуться, коли дрібні сільські фермери шукатимуть доступні системи крапельного зрошення або будуватимуть власні без запиту. Тиражування цієї технології на місцевому рівні є кінцевим успіхом.
Пов'язані проекти
Примітки та література
- ↑Перейти до:1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Голдберг Д., Горнат Б. та Рімон Д. (1976). Крапельне зрошення: принципи, конструкція та сільськогосподарська практика. Кфар Шмарьягу, Ізраїль: Наукові публікації про крапельне зрошення
- ↑ Дженніфер А. Берні, Розамонд Л. Нейлор, Іригація дрібних власників як інструмент подолання бідності в Африці на південь від Сахари, Світовий розвиток, том 40, випуск 1, січень 2012 р., сторінки 110-123, ISSN 0305-750X, 10.1016/j. worlddev.2011.05.007. ( http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0305750X11001343 )
- ↑Перейти до:3.0 3.1 3.2 3.3 Технічний посібник для мікроіригаційних систем IDEal. IDEorg.org. Інтернет. 23 квітня 2012 р. < http://www.ideorg.org/OurTechnologies/DripIrrigation.aspx >
- ↑ Вступ в еру дефіциту води: майбутні виклики. Сандра Л. Постел. Екологічні застосування, том. 10, № 4 (серпень, 2000), стор. 941-948. Видано: Екологічне товариство Америки. Стабільна URL-адреса статті: < http://www.jstor.org/stable/2641009 >
- ↑ Боротьба з бур'янами, урожайність та якість обробки продукції томатів за різних систем зрошення, обробітку ґрунту та гербіцидів. Кіпп Ф. Саттон, В. Томас Ланіні, Джеффрі П. Мітчелл, Юджин М. Міяо та Аніл Шреста. Weed Technology, Vol. 20, № 4 (жовтень - грудень 2006), стор. 831-838. Опубліковано: Weed Science Society of America та Allen Press Стабільна URL-адреса статті:< http://www.jstor.org/stable/4495762 >
- ↑Перейти до:6,0 6,1 6,2 Росс, Елвін А., Харді, Ліланд А. (1997) Національний інженерний посібник: Посібник із зрошення. Міністерство сільського господарства США.
- ↑Перейти до:7.0 7.1 Технологія крапельного зрошення дрібних власників: потенціал і обмеження в гірських районах Еритреї. Авраам Мехарі Хайле, Герман Депевег і Брігітта Стіллхардт. Гірські дослідження та розвиток, Том. 23, № 1 (лютий 2003), стор. 27-31. Видавець: Міжнародне гірське товариство. Стабільна URL-адреса статті: < http://www.jstor.org/stable/3674532 >
- ↑ Seckin Eroglu, Ustun Sahin, Talip Tunc, Fikrettin Sahin, Бактеріальне застосування збільшило швидкість потоку CaCO3-забитих випромінювачів системи крапельного зрошення, Journal of Environmental Management, том 98, 15 травня 2012 р., сторінки 37-42, ISSN 0301-4797 , 10.1016/j.jenvman.2011.12.014. < http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479711004452 >
Подальше читання
- Модель інвестування в умовах невизначеності: сучасні технології зрошення та ринки води, що розвиваються. Дженіс М. Кері та Девід Зільберман. American Journal of Agricultural Economics, Vol. 84, № 1 (лютий 2002), стор. 171-183. Опубліковано: Oxford University Press від імені Асоціації сільського господарства та прикладної економіки. Стабільна URL-адреса статті: http://www.jstor.org/stable/1245032
- Прийняття та поширення технології крапельного зрошення: Економетричний аналіз. Раджендра Б. Шрестха та Ченнат Гопалакрішнан. Економічний розвиток і культурні зміни, Vol. 41, № 2 (січень 1993), стор. 407-418. Опубліковано: The University of Chicago Press. Стабільна URL-адреса статті: http://www.jstor.org/stable/1154429
- Клімат, вода та сільське господарство. Роберт Мендельсон і Аріель Дінар. Економіка землі, вип. 79, № 3 (серпень, 2003), стор. 328-341. Опубліковано: University of Wisconsin Press. Стабільна URL-адреса статті: http://www.jstor.org/stable/3147020
- Посібник з екологічної інженерії для працівників розвитку: водопостачання, санітарія та повітря в приміщенні. Міхельчич, Джеймс Р. і Джиммі Картер. Рестон, Віргінія: ASCE, 2009. Друк.
- Недороге крапельне зрошення — відповідна технологія для південної Африки?: Приклад із використанням солоної води для зрошення помідорів, Agricultural Water Management. Louise Karlberg, Johan Rockström, John G. Annandale, J. Martin Steyn, Volume 89, Issues 1–2 , 16 квітня 2007 р., сторінки 59-70, ISSN 0378-3774, 10.1016/j.agwat.2006.12.011.( http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037837740600357X )
- Максимальна виробнича потужність продовольчих культур. С. Х. Віттвер. BioScience, Vol. 24, № 4 (квітень 1974), стор. 216-224. Опубліковано: University of California Press від імені Американського інституту біологічних наук. Стабільна URL-адреса статті: http://www.jstor.org/stable/1296802
- Наукові досягнення, найбільш необхідні для прогресу в іригації. WR Rangeley. Філософські праці Лондонського королівського товариства. Серія A, Математичні та фізичні науки, том. 316, № 1537, Наукові аспекти іригаційних схем (13 лютого 1986 р.), стор. 355-368. Опубліковано: The Royal Society. Стабільна URL-адреса статті: http://www.jstor.org/stable/37512
Дивіться також
- Крапельне зрошення допомагає фермерам економити гроші
- Крапельне зрошення перетворює гравій на зелений
- CCAT Гравітаційне крапельне зрошення
- Розміщення крапельної лінії
- Мікрополив
- Способи поливу
Зовнішні посилання
- Вікіпедія: Крапельний полив
- [Крапильне зрошення на сонячних батареях підвищує продовольчу безпеку в Судано-Сахелі] Дженніфер Берні, Леннарт Уолтерінг, Маршалл Берк, Розамонд Нейлор і Дов Пастернак, Праці Національної академії наук Сполучених Штатів Америки , 2 лютого 2010 р.< /ref>
