Сельскохозяйственные ирригационные системы | Irrigazette
Фермерские ирригационные системы представляют собой методы подачи воды на сельскохозяйственные культуры и подразделяются на поверхностное орошение, дождевание и микроорошение. Решение о выборе ирригационной системы или переходе на более эффективную ирригационную систему является сложным. С точки зрения экономии воды выбор прост: экономия воды увеличивается по мере замены систем поверхностного орошения дождевальными системами, а также заменой дождевальных систем на системы микроорошения. Однако успех ирригационной системы будет в значительной степени зависеть от факторов места и ситуации, а также от уровня используемого управления. Существующие ирригационные системы следует тщательно оценить, прежде чем переходить на альтернативные ирригационные системы.
Системы поверхностного орошения
Системы поверхностного орошения классифицируются в порядке возрастания эффективности: (1) орошение затоплением,
(2) орошение по краям, (3) орошение по бороздам и (4) орошение по бассейну.
Две особенности, которые отличают поверхностное орошение от других методов орошения, заключаются в том, что вода течет свободно под действием силы тяжести, а полевым средством транспортировки и распределения является поверхность поля (Walker, 1989).
Орошение затоплением
Неконтролируемое затопление представляет собой использование оросительной воды из полевых арыков, при котором предпринимаются незначительные попытки контролировать поток на поле с помощью дамб или других методов, ограничивающих движение воды (Schwab et al., 1993). Этот метод часто называют диким наводнением. Хотя эти системы выгодны своей низкой начальной стоимостью и трудозатратами, они невыгодны своей низкой эффективностью и однородностью. Этот метод в основном используется на холмистой местности, где границы, бассейны и борозды невозможны и где имеется достаточное водоснабжение.
Орошение по границе
Орошение по границе – это подача воды на наклонных, длинных прямоугольных участках и в условиях свободного дренирования в нижней части поля (Walker, 1989).
Бордюрные полосы обычно располагаются в направлении наибольшего уклона, имеют ширину от 30 до 65 футов, длину от 300 до 1300 футов и имеют небольшие выступы между полосами для предотвращения перелива воды во время орошения (Schwab et al., 1993). Земля между границами должна быть выровнена перпендикулярно направлению потока. Пограничное орошение подходит для большинства культур и типов почв, но ему предпочтительнее почвы с медленным или умеренным водопоглощением и культуры, которые могут переносить длительное затопление. В Колорадо бассейновое орошение в основном используется для близко расположенных культур, таких как люцерна, трава и мелкозерновые, но не для пропашных культур.
Полив по бороздам
Хотя при других методах поверхностного полива вода покрывает всю площадь поля, полив по бороздам покрывает от одной пятой до половины поверхности. Борозды различаются по размеру и могут располагаться вверх и вниз по склону или по контуру. Небольшие неглубокие борозды называются гофрами и обычно используются для близко растущих культур, таких как мелкозерновые и люцерна.
Большие и глубокие борозды подходят для пропашных культур, таких как кукуруза.
Борозды обеспечивают лучшую гибкость управления водными ресурсами на ферме при многих условиях поверхностного орошения. Расход на единицу ширины поля существенно снижается, поэтому его можно практиковать на склонах с крутизной до 12 %, если на контуре сделать борозды с соответствующим неэрозионным потоком. Если борозды не расположены по контуру, максимальный рекомендуемый уклон составляет 3% или менее. Меньшая увлажняемая площадь при бороздковом поливе также снижает потери на испарение. Борозды дают ирригатору больше возможностей для эффективного управления поливом, поскольку полевые условия меняются в течение сезона.
Однако полив по бороздам не всегда эффективен и может привести к значительному стоку, если поддерживать постоянную скорость притока в течение всего периода внесения. Для уменьшения стока можно использовать несколько методов, таких как операции по сокращению, импульсное орошение и системы повторного использования (см.
Информационный лист № 5).
Орошение бассейнов
Бассейны обычно имеют прямоугольную форму, ровные во всех направлениях и окружены дамбой для предотвращения стока. Приток в бассейны, как правило, ненаправленный и неконтролируемый и может быть относительно эффективным, если доступны высокие скорости потока для быстрого охвата поля (Schwab et al., 19).93). Существует несколько культур и почв, не поддающихся бассейновому орошению, но оно лучше всего подходит для почв с умеренным или медленным водопоглощением, глубоко укоренившихся и близко расположенных культур (Walker, 1989). Точное выравнивание земли очень важно для достижения высокой однородности и эффективности всех методов поверхностного орошения (см. Информационный лист № 5).
Дождевальные системы орошения
Дождевание – универсальное средство подачи воды на любые культуры, почвы и топографические условия (Schwab et al., 1993).
Спринклерные системы могут быть эффективными на почвах и топографии, которые не подходят или неэффективны для методов поверхностного орошения.
В целом системы описываются по способу перемещения боковых линий, на которых крепятся оросители различного типа.
Отводы могут быть сплошными или вращающимися, последние могут перемещаться вручную или механически. Спринклерные системы очень эффективны, но есть общие опасения по поводу трудозатрат и инвестиционных затрат на эти системы.
Отводы с ручным перемещением имеют самые низкие инвестиционные затраты, но самые высокие трудозатраты. Эти системы подходят только для низкорослых культур.
Система бокового вальца использует оросительную трубу в качестве оси колес большого диаметра, расположенных на расстоянии около 40 футов друг от друга. Эти отводы приводятся в движение бензиновым двигателем и поэтому требуют меньше труда, чем системы с ручным перемещением. Боковые валки следует использовать для культур, которые не будут мешать движению бокового распылителя или разбрызгивателя.
Центральные шарниры состоят из радиальных трубопроводов, которые вращаются вокруг центрального шарнира за счет давления воды, электродвигателей или масляных гидравлических двигателей (Schwab et al.
, 1993).
В системах с центральным круговым движением можно использовать различные типы форсунок, высоты форсунок и нормы внесения. Комплекты дождевателей следует выбирать в соответствии с полевыми условиями для наиболее эффективной работы (см. Информационный лист № 4).
Боковые линии с линейным перемещением используют оборудование, аналогичное центральному шарниру, но перемещаются по полю по прямой линии. Системы с фиксированным набором имеют разбрызгиватели, которые размещаются по всему полю, где все или некоторые из разбрызгивателей могут работать одновременно.
Центральные круговые дождевальные установки являются наиболее распространенным методом орошения, используемым в Хай-Плейнс
Колорадо. Комплекты спринклеров сильно различаются: от старых ударных головок до более современных распылительных головок, которые имеют различные способы применения и размещения (Хауэлл, 2003). Дополнительную информацию о системах кругового орошения см. в Информационном листе № 3.
Системы микроорошения
Микроорошение – это метод медленного и частого орошения почвы с использованием системы распределения низкого давления, малого объема и специальных выпускных отверстий для контроля потока (Schwab et al.,
1993). При правильном управлении микроорошение может повысить урожайность и снизить потребность в воде, удобрениях и рабочей силе. К микроорошению относятся: микроразбрызгиватели, капельное орошение и подпочвенное капельное орошение
(SDI). Микроразбрызгиватели, часто называемые мини-распылителями, микрораспылителями и распылителями, обычно состоят из небольших эмиттеров, размещенных на коротких стояках над поверхностью почвы. Вода переносится по воздуху, но проходит лишь небольшое расстояние, прежде чем достичь поверхности почвы. Смоченная площадь эмиттеров в этих системах невелика, ею можно довольно легко управлять, и она имеет различную форму для соответствия требуемым схемам распределения.
К преимуществам микродождевальных систем орошения относятся способность контролировать заморозки, большая гибкость в применении воды и меньшая подверженность засорению.
Капельные системы подают воду непосредственно на поверхность почвы или в недра (SDI) и позволяют воде рассеиваться под низким давлением по заданной схеме. Эти системы выгодны тем, что вода подается непосредственно в корневую зону растения или непосредственно над ней, тем самым сводя к минимуму потери на глубокую инфильтрацию, уменьшая или исключая увлажненную площадь, с которой может испаряться вода, и устраняя потери, связанные со стоком. Эти системы также выгодны тем, что они снижают потребление воды сорняками, работая при более низком давлении. Системы микроорошения подают воду с высокой частотой и создают почти оптимальные условия влажности почвы для сельскохозяйственных культур. При надлежащем управлении микроорошение экономит воду, потому что только корневая зона растения снабжается водой и мало, если вообще теряется, теряется из-за глубокого просачивания, потребления бесполезными растениями или испарения с поверхности почвы.
Помимо того, что эти системы очень эффективны, они также требуют относительно небольших затрат труда, если они правильно спроектированы.
Было показано, что урожайность некоторых сельскохозяйственных культур увеличивается в этих системах, потому что поддерживается высокий временной уровень влаги в почве, необходимый для удовлетворения потребности в транспирации (Colaizziet al., 2003).
Основными недостатками систем микроорошения являются высокая начальная стоимость и возможность засорения системы, особенно эмиттеров. В некоторых случаях трудозатраты могут быть довольно высокими, если грызуны закапывают и пережевывают компоненты системы. Надлежащая конструкция, эксплуатация и техническое обслуживание могут решить многие из этих проблем. Подпочвенное капельное орошение (SDI) становится все более популярным в Высоких равнинах Колорадо. См. информационный лист №6 для обсуждения систем SDI.
Эффективность ирригационных систем
Существует множество терминов эффективности, используемых для описания производительности ирригационных систем. Полевая или прикладная эффективность определяется как:
Ef = 100 Ws/Wd
Ws = вода, хранящаяся в корневой зоне почвы за счет орошения
Wd 90 0 0 0 0 3 Разница между запасами воды в корневой зоне ( Ws ), а количество воды, подаваемой
на ферму или поле ( Wd ), представляет собой потери воды в виде глубокого просачивания, стока и испарения.
Подробнее
В частности, полевая эффективность включает в себя любые потери применения на испарение или просачивание с поверхности
водные каналы или борозды, любые утечки из дождевальных или капельных трубопроводов, просачивание под корневую зону,
дрейф от дождевателей, испарение капель в воздухе , или сток с месторождения (Howell, 2002). Для
обсуждение различных компонентов потерь воды, связанных с поверхностными, спринклерными и микроирригационными
системами, см. Rogers et al. (1997). Количество и тип потерь воды, которые происходят при передаче воды
из источника воды туда, где культура фактически использует воду, сильно зависят от типа используемой системы подачи и распределения
орошения (см. Информационный лист № 1). В Таблице 1 и на Рисунке 4 показаны потенциальные
КПД различных распределительных систем.
Относительная разница между значениями эффективности различных оросительных систем является результатом
изменений объема стока и глубокой фильтрации, а иногда и испарения.
Разница
не является результатом изменения количества воды, фактически потребляемой сельскохозяйственными культурами (транспирации). Например, изменение
с градуированной борозды с эффективностью 65% на хорошо обслуживаемый SDI с эффективностью
90% приведет к экономии воды на 25%. Эта экономия воды в первую очередь является результатом уменьшения стока и глубокого просачивания, связанного с системой бороздового орошения. Система SDI может также уменьшить испарение, потому что полив происходит ниже поверхности почвы, и поверхность почвы остается сухой, в отличие от бороздовой системы. Нет никакой разницы в количестве воды, потребляемой культурой, выращиваемой в обеих системах. E или компонент испарения ET (эвапотранспирация) может измениться, но T или компонент испарения не изменится.
Сравнение эффективности ирригационных систем
Когда принимается решение об изменении метода распределения орошения, ожидаемая
экономия воды представляет собой разницу между значениями полевой эффективности для двух методов.
Повышение полевой эффективности на 10% уменьшит количество воды, необходимое для достижения того же урожая в исходной системе, на 10%, если новая система будет работать правильно. Надлежащее проектирование, управление и техническое обслуживание ирригационных систем в конечном итоге определяют достижимый уровень эффективности. Эти вопросы особенно важны, когда производитель решает преобразовать существующий метод орошения в более эффективный водосберегающий метод.
Сравнение методов орошения
Переход от поверхностного орошения к дождевальному орошению является одним из наиболее распространенных преобразований
, используемых для экономии воды (Yonts, 2002). Причина такого преобразования заключается в том, что поверхностное орошение по своей природе менее эффективно и более трудоемко, чем орошение дождеванием. Перед переходом от системы поверхностного орошения к системе дождевального орошения следует учитывать множество факторов, включая: реакцию урожая, экономию воды, экономию труда, экономию энергии, экономические затраты, климатические условия и характеристики поля.
Более подробное обсуждение перехода от наземных к спринклерным см. в Yonts (2002), O’Brien and Lamm (19).99), Херманн (1992), Херманн (1991), О’Брайен и Ламм (2000) и Роджерс (1991). Более подробное обсуждение перехода от спринклерных систем к SDI см. в Lamm et al. (2003) и О’Брайен и др. (1998).
Чтобы выбрать метод орошения, производитель должен знать преимущества и недостатки различных методов
. К сожалению, во многих случаях не существует единственного наилучшего решения, поскольку все методы имеют свои преимущества и недостатки (Brouwer et al.). В Таблице 2 представлено сравнение ирригационных систем в зависимости от факторов места и ситуации (адаптировано из Schwab et al., 19).93). В этой таблице также указаны преимущества и недостатки одной системы орошения по сравнению с другой системой. Эти вопросы следует рассмотреть перед переходом на более эффективную систему. Если ирригационная система не подходит для конкретной ситуации, она может быть не более эффективной или экономить больше воды, чем первоначальный метод ирригации.
Экономия воды, которую можно ожидать при переходе на другой метод орошения, представляет собой разницу между указанными значениями эффективности для двух методов.
Сельскохозяйственные и сельскохозяйственные ирригационные системы
Решения для ваших культур
Чтобы максимизировать вашу урожайность и ваш долгосрочный успех, наши агрономы работают с вами, предлагая индивидуальную поддержку, рекомендации и лучшие практики на каждом этапе пути. Какими бы ни были ваши задачи, они предоставят вам самую точную и актуальную глобальную информацию о том, как использовать точную ирригацию для повышения урожайности и качества урожая, основанную на более чем 50-летнем опыте.
Конопля
Конопля — непростое растение для выращивания, но оно может похвастаться множеством природных преимуществ.
Системы орошения «Нетафим» помогают уменьшить перенасыщение и рост сорняков, а также способствуют адекватной аэрации, что позволяет растениям процветать. Никакая другая система не может обеспечить такой же точный полив и подачу питательных веществ.
Хлопок
Хлопок может быть чувствителен к чрезмерному поливу, но в системах точного орошения Netafim вода подается непосредственно к корням растений и не смачивает полог. Это держит влажность под контролем и способствует более здоровому урожаю, сохраняя при этом ценные ресурсы.
Кукуруза
Традиционные системы сельскохозяйственного орошения, такие как затопление или круговая ирригация, могут быть неэффективными и потреблять значительное количество воды.
Клубника
Точный полив помогает максимизировать потенциал урожайности и способствует здоровому росту клубники. Идеальные скорости потока помогают поддерживать стандарты соответствия и могут позволить фермерам легко подать заявку на финансирование NRCS EQIP, демонстрируя высочайшую однородность среди всех спринклеров, протестированных NRCS.
Черника
Растения голубики имеют очень тонкую и неглубокую корневую систему, поэтому культура уязвима к водному стрессу.
С другой стороны, черника лучше всего растет на хорошо дренированных почвах и страдает от избытка воды, поэтому капельное орошение идеально подходит!
Ко всем культурам
NetBeat — вам больше никогда не придется поворачивать клапан
Мониторинг, анализ и оптимизация каждого этапа жизненного цикла каждого растения
Получите более точный автоматизированный контроль над каждой деталью вашей фермы и более глубокое понимание состояния ваших культур и почвы условия и урожайность — с поддержкой и руководством на каждом этапе. Так легче управлять фермой и повышать прибыльность.
Учить больше
Устойчивое развитие означает прибыльность
Сегодня лучший способ добиться больших, лучших и прибыльных урожаев — это также наиболее устойчивое сельское хозяйство.
