Капельное орошение - Drip irrigation

Открытая капельница с компенсацией давления

Капельное орошение это тип микроорошение система, которая имеет потенциал для экономии воды и питательных веществ, позволяя воды медленно капать в корни растений, либо сверху почва поверхности или закопаны под поверхностью. Цель состоит в том, чтобы налить воду прямо в корневая зона и минимизировать испарение. Системы капельного орошения распределяют воду по сети клапаны, трубы, трубка, и излучатели. В зависимости от того, насколько хорошо она спроектирована, установлена, обслуживается и эксплуатируется, система капельного орошения может быть более эффективной, чем другие типы ирригационных систем, такие как поверхностное орошение или дождеванием.

История

Древний Китай

Примитивное капельное орошение применялось с давних времен. Фань Шэнчжи шу, написано в Китай в течение первого века До н.э., описывает использование закопанных, неглазурованных глиняных горшков, наполненных водой, иногда называемых Оллас, как средство полива.[1][2]

Современное развитие

Германия: подземная труба

Современное капельное орошение начало свое развитие в Германия в 1860 году, когда исследователи начали экспериментировать с подземным орошением с использованием глиняных труб для создания комбинированных систем орошения и дренажа.[3]

Перфорированная труба

Позднее, в 1920-х годах, исследования были расширены, и теперь они стали включать применение систем перфорированных труб.[4]

Австралия: использование пластика

Использование пластика для удержания и распределения воды при капельном орошении было позже развито в Австралия пользователя Hannis Thill.[4]

Израиль: пластиковый излучатель

Использование пластикового эмиттера в капельном орошении было развито в Израиль к Симха Бласс и его сын Йешаягу.[5] Вместо того, чтобы выпускать воду через крошечные отверстия, которые легко блокируются крошечными частицами, вода выпускалась через более крупные и длинные проходы за счет трения, замедляющего воду внутри пластикового эмиттера. Первая экспериментальная система этого типа была создана в 1959 г. Блассом, который позже (1964 г.) сотрудничал с Кибуц Хацерим создать ирригационную компанию под названием Нетафим. Вместе они разработали и запатентовали первый практичный эмиттер для капельного орошения.[3][4]

США: капельная лента

В США первые капельная лента, называется Шланг росы, был разработан Ричардом Чапином из Chapin Watermatics в начале 1960-х годов.[6][7][8] Chapin Watermatics была приобретена Джайнское орошение в 2006 году и находится под управлением ее американского филиала Jain Irrigation Inc., США.[9][10][11]

После ее первого внедрения в Калифорнии в конце 1960-х, только 5% орошаемых земель использовали эту систему к 1988 году. К 2010 году 40% орошаемых земель в Калифорнии использовали эту систему.[12]

Значимость

Современное капельное орошение, возможно, стало самой ценной инновацией в мире в сельское хозяйство с момента изобретения в 1930-х гг. ударный ороситель, который предложил первую практическую альтернативу поверхностное орошение.

Текущие события

Для определения наиболее подходящей системы капельного орошения и компонентов, которые будут использоваться в конкретной установке, необходимо тщательное изучение всех соответствующих факторов, таких как топография земли, почва, вода, урожай и агроклиматические условия.

Микрораспылительные головки

В капельном орошении также могут использоваться устройства, называемые головками для микрораспыления, которые распыляют воду на небольшой площади вместо капельных эмиттеров. Они обычно используются на деревьях и виноградных культурах с более широкими корневыми зонами.

Подземное капельное орошение

Для подповерхностного капельного орошения (SDI) используется постоянно или временно заглубленная капельная линия или капельная лента, расположенная у корней растений или ниже них. Он становится популярным для орошения пропашных культур, особенно в районах, где воды запасы ограничены, или оборотная вода используется для орошения.

Глобальный охват и лидеры рынка

По состоянию на 2012 год Китай и Индия были странами с самыми высокими темпами роста в области капельного или другого микроорошения, в то время как во всем мире эти технологии использовались на более чем десяти миллионах гектаров.[13] Тем не менее, это составляет менее 4 процентов орошаемых земель в мире.[13] В том году Израиль Нетафим был лидером мирового рынка (позиции, которые он сохранял в 2018 г.[14]), с индийской Джайнское орошение будучи второй по величине компанией по микроорошению.[13]

Компоненты и работа

Схема системы капельного орошения и ее частей
Распределение воды при подземном капельном орошении
Детские цветы поливают капельным орошением в Израиль
Садоводство капельный эмиттер в горшке

Компоненты, используемые в капельном орошении (перечислены в порядке убывания источника воды), включают:

  • Насос или источник воды под давлением
  • Фильтр (ы) для воды или системы фильтрации: сепаратор песка, системы фертигации (инжектор Вентури) и химическое оборудование (опционально)
  • Контроллер обратной промывки (Устройство предотвращения обратного потока )
  • Клапан регулирования давления (регулятор давления )
  • Распределительные линии (основная труба большего диаметра, возможно вторичная меньшая, трубопроводная арматура)
  • Ручные, электронные или гидравлические регулирующие клапаны и предохранительные клапаны
  • Полиэтиленовая трубка меньшего диаметра (часто называемая "отводом")
  • Полиэтиленовые фитинги и аксессуары (для соединения)
  • Излучающие устройства на заводах (эмиттер или капельница, микрораспылительная головка, линейная капельница или линейная капельная трубка)

В системах капельного орошения насос и клапаны может управляться вручную или автоматически контролер.

В большинстве крупных систем капельного орошения используются фильтр для предотвращения засорения малого пути потока эмиттера мелкими частицами, содержащимися в воде. Сейчас предлагаются новые технологии, минимизирующие засорение. Некоторые бытовые системы устанавливаются без дополнительных фильтров, поскольку питьевая вода уже фильтруется на водоочистных сооружениях. Практически все производители оборудования для капельного орошения рекомендуют использовать фильтры и, как правило, не соблюдают гарантии, если этого не сделать. В дополнение к любой другой системе фильтрации настоятельно рекомендуется использовать фильтры последней линии непосредственно перед трубой окончательной подачи из-за оседания мелких частиц и случайного попадания частиц в промежуточные линии.

Капельное и подземное капельное орошение используется почти исключительно при использовании переработанных городских сточных вод. Нормы, как правило, не разрешают распыление воды через воздух, который не был полностью очищен до стандартов питьевой воды.

Из-за того, что вода подается в капельной системе, традиционные поверхностные покрытия с замедленным высвобождением удобрение иногда неэффективны, поэтому в капельных системах часто жидкие удобрения смешиваются с поливной водой. Это называется фертигация; фертигация и химия (применение пестициды и другие химические вещества для периодической очистки системы, такие как хлор или же серная кислота ) используйте химические инжекторы, такие как диафрагменные насосы, поршневые насосы, или же аспираторы. Химикаты можно добавлять постоянно, когда система орошает, или через определенные промежутки времени. По данным недавних полевых испытаний в университете, с использованием капельного фертигации и медленной подачи воды по сравнению с внесением по времени и орошением с помощью распылительных головок с микрораспылением, экономия удобрений достигает 95%.

Правильно спроектированное, установленное и управляемое капельное орошение может помочь в достижении сохранение воды за счет сокращения испарение и глубокий дренаж по сравнению с другими типами орошения, такими как дождевальные установки или дождевальные установки, поскольку воду можно более точно наносить на корни растений. Кроме того, капельница может избавить от многих болезней, которые передаются через контакт воды с листвой. Наконец, в регионах, где водоснабжение сильно ограничено, фактической экономии воды может не быть, а просто увеличение производства при использовании того же количества воды, что и раньше. В очень засушливые регионы или на песчаные почвы, предпочтительный метод - как можно медленнее применять поливную воду.

Импульсное орошение иногда используется для уменьшения количества воды, подаваемой на завод за один раз, тем самым уменьшая сток или глубокую фильтрацию. Импульсные системы обычно дороги и требуют обширного обслуживания. Поэтому последние усилия производителей эмиттеров сосредоточены на разработке новых технологий, обеспечивающих подачу воды для орошения со сверхнизким расходом, то есть менее 1,0 литра в час. Медленная и равномерная подача дополнительно повышает эффективность использования воды без затрат и сложности оборудования импульсной подачи.

Вытяжная труба - это тип трубок капельного орошения с эмиттерами, предварительно установленными на заводе, с определенным расстоянием и расходом в час в зависимости от расстояния между растениями.

Эмиттер ограничивает прохождение потока воды через него, тем самым создавая потерю напора, необходимую (в пределах атмосферного давления) для выброса воды в форме капель. Эта потеря напора достигается за счет трения / турбулентности внутри эмиттера.

Преимущества и недостатки

Капельное орошение и запасные трубки капельного орошения на банановой ферме в Чинавал, Индия
Полив горшков с помощью капельниц
Встроенный капельница с компенсацией давления на беспочвенном грунте без каналов для выращивания

Преимущества капельного орошения:

  • Потери удобрений и питательных веществ сведены к минимуму благодаря локальному внесению и уменьшенному вымыванию.
  • При правильном управлении эффективность полива высока.
  • Выравнивание поля не требуется.
  • Поля неправильной формы легко размещаются.
  • Переработанную непитьевую воду можно безопасно использовать.
  • Влажность в корневой зоне может поддерживаться на полную мощность.
  • Тип почвы играет менее важную роль в частоте полива.
  • Уменьшается эрозия почвы.
  • Уменьшается рост сорняков.
  • Распределение воды очень равномерное и регулируется мощностью каждой форсунки.
  • Стоимость рабочей силы меньше, чем при других методах полива.
  • Изменения в подаче можно регулировать, регулируя клапаны и капельницы.
  • Фертигация может быть легко внесен с минимальными потерями удобрений.
  • Листва остается сухой, что снижает риск заболеваний.
  • Обычно используется при более низком давлении, чем другие типы полива под давлением, что снижает затраты на энергию.

К недостаткам капельного орошения можно отнести:

  • Первоначальная стоимость может быть больше накладных расходов системы.
  • Солнце может повлиять на трубки, используемые для капельного орошения, сокращая срок их службы. (Видеть Деградация полимера );
  • Риски деградации пластика, влияющие на состав почвы и продовольственные культуры. Во многих типах пластика, когда солнце разрушает пластик, делая его хрупким, эстрогенные химические вещества (то есть химические вещества, воспроизводящие женские гормоны), которые заставляют пластик сохранять гибкость, выделяются в окружающую среду.[15]
  • Если вода не фильтруется должным образом и оборудование не обслуживается должным образом, это может привести к засорению или биоблоггинг.
  • В случае подповерхностного капельного полива ирригатор не видит применяемую воду. Это может привести к тому, что фермер будет использовать слишком много воды (низкая эффективность) или недостаточное количество воды, что особенно характерно для тех, у кого меньше опыта в использовании капельного орошения.
  • Капельное орошение может быть неудовлетворительным, если гербициды или удобрения, внесенные сверху, нуждаются в дождевании для активации.
  • Капельная лента требует дополнительных затрат на очистку после сбора урожая. Пользователям необходимо спланировать намотку, утилизацию, переработку или повторное использование капельной ленты.
  • Потеря воды, времени и урожая при неправильной установке. Эти системы требуют тщательного изучения всех соответствующих факторов, таких как топография земли, почва, вода, урожай и агроклиматические условия, а также пригодность системы капельного орошения и ее компонентов.
  • На более легких почвах подповерхностный капель может не смачивать поверхность почвы для прорастания. Требуется тщательный учет глубины установки.
  • Большинство капельных систем рассчитаны на высокую эффективность, то есть с небольшой долей выщелачивания или без нее. Без достаточного промывания соли, вносимые с поливной водой, могут накапливаться в корневой зоне, обычно на краю пятна увлажнения. С другой стороны, капельное орошение позволяет избежать высокого капиллярного потенциала традиционного поверхностного орошения, которое может вытягивать солевые отложения из отложений внизу.
  • Трубы из ПВХ часто страдают от грызунов, что требует замены всей трубы и увеличивает расходы.
  • Системы капельного орошения нельзя использовать для борьбы с повреждениями от ночных заморозков (как в случае систем полива дождеванием).

Капельная лента

Т-образная лента для капельного орошения

Капельная лента - это тонкостенная капельная линия, используемая в капельном орошении. Первая капельная лента была известна как «Шланг росы».[16]

Капельная лента Скотч сделан из полиэтилен и продается на барабанах. Толщина стенки обычно составляет от 4 до 25. милы (0,1–0,6 мм). Ленты с более толстыми стенками обычно используются для постоянного подповерхностного капельного орошения, а ленты с более тонкими стенками - для систем временного одноразового использования при выращивании ценных культур.

Вода выходит из ленты через эмиттеры или капельницы. Типичное расстояние между излучателями составляет от 6 до 24 дюймов (150–600 мм). В некоторых изделиях излучатели изготавливаются одновременно с лентой и фактически формируются как часть самого изделия. В других случаях эмиттеры изготавливаются отдельно и устанавливаются во время производства.

Некоторым продуктом является не лента, а тонкостенная капельная линия, но в просторечии оба типа продуктов называются лентами. Типичные диаметры ленты - 5/8 ", 7/8" и 1-3 / 8 ", при этом большие диаметры чаще используются в стационарных установках с более длинными длинами участков.

Капельная лента является перерабатываемым материалом и может быть переработаны в жизнеспособные пластмассовые смолы для повторного использования в индустрии производства пластмасс.

Использует

Капельница для полива

Капельное орошение применяется в фермы, коммерческий теплицы, и жилые сады. Капельное орошение широко применяется в районах с острой нехватка воды и особенно для сельскохозяйственных культур и деревьев, таких как кокосы, контейнерные ландшафтные деревья, виноград, бананы, бер, баклажан, цитрусовые, клубника, сахарный тростник, хлопок, кукуруза, и помидоры.

Капельное орошение для сада, доступное в наборах для капельного орошения, становится все более популярным среди домовладельцев и состоит из таймер, шланг и эмиттер. Шланги диаметром 4 мм используются для полива цветочных горшков.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ s: zh: 氾 勝 之 書 以 三 斗 瓦 甕 埋著 科 中央 ， 令 甕 口 上 與 地平。 盛水 甕 中 ， 令 滿。
  2. ^ Бейнбридж, Дэвид А. (июнь 2001 г.). «Орошение в глиняных горшках: малоизвестный, но очень эффективный традиционный метод полива». Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве. 48 (2): 79–88. Дои:10.1016 / S0378-3774 (00) 00119-0.
  3. ^ а б Р. Гоял, Мег (2012). Управление капельным / струйным или микроорошением. Оквилл, Калифорния: Apple Academic Press. п. 104. ISBN  978-1926895123.
  4. ^ а б c «История системы капельного орошения и то, что доступно сейчас». www.irrigation.learnabout.info.
  5. ^ «История капельного орошения».
  6. ^ [1], Робертс, Джеймс С., "Лента капельного орошения" 
  7. ^ «Патент США № 5,387,307. Лента для капельного орошения и способ изготовления - Patents.com». www.patents.com. Получено 2017-09-30.
  8. ^ [2], Леал-Диас, Хайме, «Шланги для капельного орошения и т.п., а также процесс их изготовления» 
  9. ^ "Джайнское орошение". www.JainsUSA.com. Получено 19 декабря 2017.
  10. ^ Индия, Press Trust of (2006-05-03). «Jain Irrigation покупает Chapin за $ 6 млн». Бизнес-стандарт Индии. Получено 2017-09-30.
  11. ^ Пользователь, Супер. «New AG International - Jain Irrigation объявляет о приобретении Chapin Watermatics Inc». www.newaginternational.com. Получено 2017-09-30.
  12. ^ Зильберман, Тейлор; Дэвид, Ребекка (26 июля 2015 г.). «Распространение технологических инноваций: пример капельного орошения в Калифорнии» (PDF).
  13. ^ а б c Распространение капельного орошения во всем мире, National Geographic, 25 июня 2012 г., по состоянию на 1 августа 2019 г.
  14. ^ Това Коэн, Израильская ирригационная компания Netafim ожидает роста прибыли на 50% к 2020 году, Reuters.com, 21 марта 2018 г., по состоянию на 1 августа 2019 г.
  15. ^ Ян, Чун З .; Янигер, Стюарт I .; Джордан, В. Крейг; Klein, Daniel J .; Биттнер, Джордж Д. (1 июля 2011 г.). «Большинство пластиковых продуктов выделяют эстрогенные химические вещества: потенциальная проблема со здоровьем, которую можно решить». Перспективы гигиены окружающей среды. 119 (7): 989–996. Дои:10.1289 / ehp.1003220. ЧВК  3222987. PMID  21367689.
  16. ^ «Торговая марка DEW-HOSE - Регистрационный номер 0847046 - Серийный номер 72249303 :: Торговые марки Justia». trademarks.justia.com. Получено 2016-06-12.

дальнейшее чтение

  • Орошение, 5-е издание, Мухаммад Ирфан Хан Юсафзай, Клод Х. Пара, редактор, опубликовано Ассоциацией ирригации, 1983 г.
  • Капельное орошение для растениеводства, Ф. С. Накаяма и Д. А. Бакс, редакторы, опубликованные издательством Elsevier, 1986, ISBN  0-444-42615-9
  • С. Бласс, Вода в раздоре и действии (Иврит), опубликовано Massada limited, Израиль, 1973 г.
  • Руководство по техническому обслуживанию, опубликованное Jain Irrigation Systems, 1989 г.
  • Проектирование и управление капельным и микроорошением деревьев, виноградных лоз и полевых культур, 5-е издание, Чарльз М. Берт и Стюарт В. Стайлс, опубликовано Центром обучения и исследований в области ирригации (ITRC), Калифорнийский политехнический университет, Сан-Луис-Обиспо, Калифорния 93407–0721. www.itrc.org., 2016

внешняя ссылка