Орошение - Irrigation

Эта статья о ирригации для сельского хозяйства и ландшафтов. Для использования в других целях см. Орошение (значения).
«Полив» перенаправляется сюда. О реке в Германии см. Wätering.
Узел оросительной системы с центральным поворотным механизмом
Утечки в капельных линиях микроорошения

Орошение это процесс подачи контролируемого количества воды на растения через определенные промежутки времени. Орошение помогает расти сельскохозяйственные культуры, поддерживать пейзажи, и растить нарушенные почвы в засушливых районах и в периоды осадков ниже среднего. Орошение также имеет другие применения в растениеводстве, включая защиту от замерзания,[1] подавление роста сорняков на зерновых полях[2] и предотвращение уплотнение почвы.[3] Напротив, сельское хозяйство который зависит только от прямых осадков, называется дождевым.

Системы орошения также используются для охлаждения домашний скот, подавление пыли, избавление от сточные воды, И в добыча. Орошение часто изучают вместе с дренаж, который представляет собой удаление поверхностных и подповерхностных вод из данной области.

Ирригационный канал в Османие, индюк
Спринклерное орошение черника в Plainville, Нью-Йорк, Соединенные Штаты

Орошение было центральным элементом сельского хозяйства более 5000 лет и является продуктом многих культур. Исторически это была основа для экономик и обществ по всему миру, от Азии до Юго-запад США.

История

Орошение с помощью животных, Верхний Египет, ок. 1846 г.

Археологические исследования обнаружили свидетельства орошения на территориях с недостаточным естественным осадки для поддержки посевов для богарное земледелие. Самое раннее известное использование технологии датируется 6 тысячелетием до нашей эры в Хузистан на юго-западе современного Ирана.[4][5]

Орошение использовалось как средство управления водой на аллювиальных равнинах Цивилизация долины Инда, его применение началось около 4500 г. до н.э. и резко увеличило размер и процветание их сельскохозяйственных поселений.[6] Цивилизация долины Инда разработала сложные системы орошения и накопления воды, в том числе искусственные. резервуары в Гирнар датируется 3000 г. до н.э., а ранний канал система орошения из c. 2600 г. до н.э. Практиковалось крупномасштабное сельское хозяйство с разветвленной сетью каналов, используемых для орошения.[6][7]

Фермеры в Месопотамский равнина использовалась для орошения по крайней мере с третьего тысячелетия до нашей эры.[8]Они разработали многолетнее орошение, регулярно поливая посевы по всему сезон созревания путем уговаривания воды через матрицу небольших каналов, образованных в поле.[9]Древние египтяне практиковал бассейновое орошение с использованием разлив Нила затопить земельные участки, окруженные дамбами. Поливная вода оставалась до тех пор, пока плодородный осадок не осядет, прежде чем инженеры вернули излишки в резервуар. водоток.[10] Есть свидетельства древнеегипетского фараон Аменемхет III в двенадцатая династия (около 1800 До н.э. ) используя природное озеро Файюм Оазис как резервуар для хранения излишков воды для использования в засушливые сезоны. Озеро ежегодно увеличивалось в результате разлива Нил.[11]

Молодой инженеры восстановление и развитие старого Могол ирригационная система в 1847 году во время правления Император Великих Моголов Бахадур Шах II

В Древние нубийцы разработали форму орошения с использованием водяное колесо -подобное устройство, называемое Сакия. Орошение началось в Нубии где-то между третьим и вторым тысячелетиями до нашей эры.[12] Это во многом зависело от паводковых вод, которые текли через река Нил и другие реки на территории нынешнего Судана.[13]

Орошение в Тамил Наду, Индия

В К югу от Сахары орошение достигло Река Нигер региона культур и цивилизаций первого или второго тысячелетия до нашей эры и основывался на наводнениях в сезон дождей и сборе воды.[14][15]

Доказательство того орошение террасы Встречается в доколумбовой Америке, ранней Сирии, Индии и Китае.[10] В долине Зана горы Анды в Перу, археологи нашли остатки трех оросительных каналы радиоуглеродный от 4 тысячелетие до н. Э., 3-е тысячелетие до н.э. и 9 век CE. Эти каналы обеспечивают самую раннюю регистрацию орошения в Новый мир. Следы канала, возможно, датируемые 5 тысячелетие до н. Э. были найдены под каналом IV тысячелетия.[16]

Древняя Персия (современный день Иран ) использовали орошение еще в 6 тысячелетие до н. Э. выращивать ячмень в районах с недостаточным количеством естественных осадков.[17][нужна цитата для проверки ] В Канат, разработанные в древних Персия около 800 г. до н.э., являются одними из самых старых известных методов орошения, которые используются до сих пор. Сейчас они встречаются в Азии, на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Система состоит из сети вертикальных колодцев и пологих туннелей, проложенных по склонам скал и крутых холмов для отбора грунтовых вод.[18] В нория, водяное колесо с глиняными горшками по краю, приводимое в движение потоком ручья (или животными, где источник воды еще оставался), впервые вошло в употребление примерно в это время среди Роман поселенцы в Северной Африке. К 150 г. до н.э. горшки были снабжены клапанами, чтобы обеспечить более плавное наполнение, когда их опускали в воду.[19]

Шри-Ланка

Основная статья: Ирригационная сеть Шри-Ланки

Ирригационные работы древних Шри-Ланка, самая ранняя датируется примерно 300 г. до н. э. во время правления царя Пандукабхая и непрерывно развивалась в течение следующей тысячи лет, была одной из самых сложных ирригационных систем древнего мира. Помимо подземных каналов, Сингальский были первыми, кто построил полностью искусственные водоемы для хранения воды.[нужна цитата ] Эти водохранилища и системы каналов использовались в основном для орошения. рисовые поля, для выращивания которых требуется много воды. Большинство этих ирригационных систем до сих пор существуют неповрежденными, Анурадхапура и Полоннарува, благодаря передовой и точной инженерии. Система была тщательно восстановлена ​​и расширена.[кем? ] во время правления короля Паракрама Баху (1153–1186 CE ).[20]

Китай

Внутри карез туннель в Турфан, Синьцзян, Китай

Самый старый из известных гидравлический инженеры Китай мы Суншу Ао (6 век до н.э.) Весенний и осенний период и Симэнь Бао (V век до н.э.) Воюющие государства период, оба из которых работали на большом орошении проекты. в Сычуань регион, принадлежащий состояние Цинь древнего Китая Ирригационная система Дуцзянъянь разработан китайским гидрологом и инженером по ирригации Цинь Ли Бинг был построен в 256 г. до н.э. для орошения обширных сельскохозяйственных угодий, которые сегодня все еще снабжают водой.[21] Ко II веку нашей эры, во время династия Хан, китайцы также использовали цепные насосы который поднимал воду с более низкой высоты на более высокую.[22] Они приводились в действие ручной ножной педалью, гидравликой. водяные колеса, или вращающиеся механические колеса, тянущие волы.[23] Вода использовалась для общественные работы, обеспечивая водой городские жилые кварталы и дворцовые сады, но в основном для орошения сельхозугодья каналы и каналы в полях.[24]

Корея

Корея, Чан Ён Сил, корейский инженер Династия Чосон под активным руководством царя, Седжон Великий, изобрел первый в мире дождемер, Uryanggye (Корейский:우량계 ) в 1441 году. Установлен в ирригационных емкостях.[кем? ] как часть общенациональной системы измерения и сбора осадков для сельскохозяйственных нужд. С помощью этого инструмента планировщики и фермеры могут лучше использовать информацию, собранную в[который? ] опрос.[25]

Северная Америка

Оросительная канава в округе Монтур, штат Пенсильвания
Основная статья: Хохокам

Самая ранняя система сельскохозяйственных ирригационных каналов, известная на территории современного Соединенные Штаты датируется 1200 годом до нашей эры. и 800 г. до н. э. и был обнаружен Desert Archeology, Inc. в Маране, Аризона (рядом с Тусоном) в 2009 году.[26] Система оросительных каналов возникла на две тысячи лет раньше культуры хохокам и принадлежит к неизвестной культуре. В Северной Америке хохокам были единственной культурой, которая, как известно, полагалась на ирригационные каналы для полива урожая, и их ирригационные системы поддерживали самое большое население Юго-Запада к 1300 году нашей эры. Хохокам построили ряд простых каналов в сочетании с плотины в их различных сельскохозяйственных занятиях. Между 7-м и 14-м веками они построили и обслуживали обширные ирригационные сети вдоль нижнего Поваренная соль и средний Gila Rivers это сопоставимо по сложности с теми, которые использовались на древнем Ближнем Востоке, в Египте и Китае. Они были построены с использованием относительно простых инструментов для выемки грунта, без использования передовых инженерных технологий, и достигали падения высоты в несколько футов на милю, балансируя эрозию и заиление. Хохокам выращивали различные сорта хлопка, табака, кукурузы, бобов и тыквы, а также собирали различные дикорастущие растения. В конце хронологической последовательности Хохокам они также использовали экстенсивные системы богарного земледелия, в первую очередь для выращивания агава для пищевых продуктов и клетчатки. Их опора на сельскохозяйственные стратегии, основанные на орошении каналов, которые жизненно важны в их менее чем гостеприимной пустынной среде и засушливом климате, стала основой для объединения сельского населения в стабильные городские центры.[27][нужна цитата для проверки ]

Южная Америка

Смотрите также: Долина Зана

Самые старые известные оросительные каналы в Америке находятся в пустыне на севере Перу в долине Занья недалеко от деревни Nanchoc. Каналы были радиоуглерод датируется по крайней мере 3400 г. до н. э. и, возможно, возрастом 4700 г. до н. э. Каналы в то время орошали такие культуры, как арахис, сквош, маниок, ченоподы, родственник Лебеда, и позже кукуруза.[28]

Настоящая степень

Доля сельскохозяйственных земель, которые орошаются (2015 г.)

В 2000 году общая плодородная земля составляла 2788000 км2.2 (689 миллионов акров) и был оснащен ирригационной инфраструктурой по всему миру. Около 68% этой площади находится в Азии, 17% в Северной и Южной Америке, 9% в Европе, 5% в Африке и 1% в Океании. Наибольшие прилегающие районы с высокой плотностью полива находятся:

  • В Северной Индии и Пакистане по рекам Ганг и Инд.
  • В бассейнах Хайхэ, Хуанхэ и Янцзы в Китае
  • Вдоль реки Нил в Египте и Судане
  • В бассейне реки Миссисипи-Миссури, Южных Великих равнинах и в некоторых частях Калифорнии.

Меньшие площади орошения разбросаны почти по всем густонаселенным частям мира.[29]

Водные сады в сигирии

К 2012 году площадь орошаемых земель увеличилась примерно до 3 242 917 км2.2 (801 миллион акров), что почти соответствует размеру Индии.[30]

Виды полива

Есть несколько способов полива. Они различаются по способу подачи воды к растениям. Цель состоит в том, чтобы поливать растения водой как можно более равномерно, чтобы у каждого растения было необходимое количество воды, не слишком много и не слишком мало. Орошение также можно понять, если это дополнительный выпадению осадков, как это бывает во многих частях мира, илиполный орошение », при котором урожай редко зависит от дождя. Полное орошение встречается реже и происходит только в засушливых ландшафтах с очень низким уровнем осадков или когда сельскохозяйственные культуры выращиваются в полузасушливых районах вне любых сезонов дождей.

Поверхностное орошение

Основная статья: Поверхностное орошение
Бассейновое орошение пшеницы

Поверхностное орошение, также известное как орошение самотеком, является старейшей формой орошения и используется уже тысячи лет. В поверхность (борозда наводнение, или ровный бассейн) в оросительных системах вода перемещается по поверхности сельскохозяйственных угодий, чтобы увлажнить их и проникнуть в почву. Вода движется под действием силы тяжести или под уклоном земли. Поверхностный полив можно разделить на борозды, орошение пограничной полосы или бассейна. Его часто называют паводковое орошение когда орошение приводит к затоплению или близкому затоплению обрабатываемой земли. Исторически поверхностное орошение было наиболее распространенным методом орошения сельскохозяйственных земель и до сих пор используется в большинстве регионов мира.

Там, где позволяют уровни воды из источника орошения, уровни контролируются дамбами, обычно закупоренными почвой. Это часто наблюдается на террасных рисовых полях (рисовых полях), где этот метод используется для затопления или контроля уровня воды на каждом отдельном поле. В некоторых случаях вода перекачивается или поднимается силой человека или животных до уровня земли. Эффективность полива при поверхностном орошении обычно ниже, чем при других формах орошения.

Орошение жилых домов в Фениксе, Аризона

Поверхностное орошение используется даже для полива ландшафтов на определенных территориях, например, внутри и вокруг Феникс, Аризона. Орошаемая территория окружена берма и вода доставляется по графику, установленному местным оросительный район.[31]

Микроорошение

Основная статья: Микроорошение
Капельное орошение - капельница в действии

Микроорошениеиногда называют локализованное орошение, орошение малого объема, или капельное орошение представляет собой систему, в которой вода распределяется под низким давлением через трубопроводную сеть по заранее заданной схеме и подается в виде небольшого сброса на каждое растение или рядом с ним. Традиционное капельное орошение с использованием индивидуальных эмиттеров, подпочвенное капельное орошение (SDI), микрораспыление или микро-спринклеры и мини-барботажное орошение относятся к этой категории методов полива.[32]

Капельное орошение

Схема капельного орошения и его части
Основная статья: Капельное орошение
Микро-разбрызгиватель

Капельное (или микро) орошение, также известное как капельное орошение, работает, как следует из названия. В этой системе вода падает по капле прямо на место корней. Вода подается на или рядом с корень зона растений, по каплям. Этот метод может быть наиболее экономичным методом полива.[33] при правильном управлении испарение и сток сведены к минимуму. Поле эффективность использования воды капельного орошения обычно составляет от 80 до 90 процентов при правильном управлении.

В современном сельском хозяйстве капельное орошение часто сочетается с пластиковая мульча, что еще больше снижает испарение, а также является средством доставки удобрений. Процесс известен как фертигация.

Глубокая фильтрация, когда вода перемещается ниже корневой зоны, может возникнуть, если капельная система эксплуатируется слишком долго или если скорость подачи слишком высока. Методы капельного орошения варьируются от очень высокотехнологичных и компьютеризированных до низкотехнологичных и трудоемких. Обычно требуется более низкое давление воды, чем для большинства других типов систем, за исключением систем с низким энергопотреблением и систем поверхностного орошения, и система может быть спроектирована для обеспечения однородности по всему полю или для точной подачи воды к отдельным растениям в ландшафте. содержащий смесь видов растений. Хотя на крутых склонах трудно регулировать давление, компенсация давления излучатели доступны, поэтому поле не должно быть ровным. Высокотехнологичные решения включают в себя точно откалиброванные излучатели, расположенные вдоль линий трубок, которые выходят из компьютеризированного набора клапаны.

Дождевание

Поливальные оросители рядом Рио-Виста, Калифорния
Передвижной спринклер в Millets Farm Center, Оксфордшир, Объединенное Королевство
Дальнейшая информация: Оросительный дождеватель

В спринклер или верхнего орошения, вода подается по трубопроводу в одно или несколько центральных мест в пределах поля и распределяется с помощью дождевателей высокого давления или пистолетов. Систему, в которой используются спринклеры, распылители или пистолеты, установленные наверху на стационарно установленных стояках, часто называют сплошной система орошения. Вращающиеся спринклеры высокого давления называются роторы и приводятся в движение шаровым приводом, зубчатой ​​передачей или ударным механизмом. Роторы могут быть предназначены для вращения по полному или частичному кругу. Пистолеты аналогичны роторам, за исключением того, что они обычно работают при очень высоких давлениях от 275 до 900 кПа (от 40 до 130 фунтов на квадратный дюйм) и расходах от 3 до 76 л / с (от 50 до 1200 галлонов США / мин), обычно с диаметром сопла в диапазон от 10 до 50 мм (от 0,5 до 1,9 дюйма). Пистолеты используются не только для орошения, но и для промышленных целей, таких как пылеподавление и Ведение журнала.

Спринклеры также могут быть установлены на движущихся платформах, соединенных шлангом с источником воды. Автоматически перемещающиеся колесные системы, известные как передвижные оросители может орошать такие территории, как небольшие фермы, спортивные площадки, парки, пастбища и кладбища без присмотра. В большинстве из них используется отрезок полиэтиленовой трубки, намотанный на стальной барабан. Когда трубка наматывается на барабан, приводимый в действие оросительной водой или небольшим газовым двигателем, разбрызгиватель перемещается по полю. Когда дождеватель возвращается на катушку, система отключается. Этот тип системы известен большинству людей как передвижной оросительный дождеватель с «водяным барабаном», и они широко используются для пылеподавления, орошения и внесения сточных вод в почву.

Другие путешественники используют плоский резиновый шланг, который тянут за собой, а платформу разбрызгивателя тянут трос.

Центр поворота

Маленькая центральная шарнирная система от начала до конца
Аппликатор с поворотным механизмом вращения
Центральная ось с дождевателями
Система орошения колесных линий в Айдахо, 2001
Основная статья: Центральное круговое орошение
Центральное круговое орошение
Центральное круговое орошение

Центрально-поворотное орошение - это форма спринклерного орошения с использованием нескольких сегментов трубы (обычно из оцинкованной стали или алюминия), соединенных вместе и поддерживаемых фермы, установленный на колесных опорах с разбрызгивателями по всей длине.[34]Система движется по кругу, и в нее подается вода из точки поворота в центре дуги. Эти системы встречаются и используются во всех частях мира и позволяют орошать все типы местности. В более новых системах имеются капельные спринклерные головки, как показано на следующем рисунке.

По состоянию на 2017 год Большинство систем с центральным шарниром имеют капли, свисающие с U-образной трубы, прикрепленной в верхней части трубы с разбрызгивателями, которые расположены на несколько футов (самое большее) над урожаем, что ограничивает потери на испарение. Капли также можно использовать со шлангами или барботерами, которые направляют воду прямо на землю между культурами. Культуры часто сажают по кругу, чтобы соответствовать центральной оси. Этот тип системы известен как LEPA (Применение с низким энергопотреблением ). Первоначально большинство центральных шарниров приводились в действие водой. Их заменили гидравлические системы (T-L Ирригация ) и систем с электродвигателем (Reinke, Valley, Zimmatic). Многие современные поворотные точки имеют GPS устройств.[35]

Орошение боковым движением (боковой крен, колесная линия, ход колеса)[36][37]

А ряд труб, каждая с колесом диаметром около 1,5 м, постоянно прикрепленные к его середине, и спринклеры по его длине соединены вместе. Вода подается с одного конца по большому шлангу. После нанесения достаточного количества орошения на одну полосу поля шланг снимается, вода сливается из системы, и узел скручивается вручную или с помощью специального механизма, так что дождеватели перемещаются в другое положение. по полю. Шланг снова подсоединен. Процесс повторяется по шаблону, пока все поле не будет орошено.

Эта система менее затратна в установке, чем центральная ось, но намного трудоемка в эксплуатации - она ​​не перемещается автоматически по полю: она подает воду на стационарную полосу, ее необходимо слить, а затем перекатить на новую полосу. В большинстве систем используются алюминиевые трубы диаметром 100 или 130 мм (4 или 5 дюймов). Труба служит одновременно водным транспортом и осью для вращения всех колес. Приводная система (часто находящаяся около центра колесной линии) вращает соединенные вместе секции трубы как одну ось, вращая всю колесную линию. При смещении системы может потребоваться ручная регулировка положения отдельных колес.

Системы колесных линий ограничены по количеству воды, которую они могут нести, и по высоте сельскохозяйственных культур, которые можно орошать. Одной из полезных функций системы бокового перемещения является то, что она состоит из секций, которые можно легко отсоединить, адаптируясь к форме поля при перемещении линии. Чаще всего они используются на небольших, прямолинейных полях или полях необычной формы, в холмистых или горных регионах или в регионах, где рабочая сила недорогая.

Системы полива газонов

Спринклерная система для газонов установлена ​​стационарно, в отличие от переносной спринклерной системы на конце шланга. Спринклерные системы устанавливаются на газонах жилых домов, в коммерческих помещениях, в церквях и школах, в общественных парках и на кладбищах, а также на курсы по гольфу. Большинство компонентов этих ирригационных систем скрыто под землей, поскольку эстетика имеет важное значение в ландшафте. Типичная спринклерная система газона состоит из одной или нескольких зон, размер которых ограничен мощностью источника воды. Каждая зона будет охватывать определенную часть ландшафта. Части ландшафта обычно делятся на микроклимат, тип растительного материала и тип оросительного оборудования. Система ландшафтного орошения может также включать зоны, содержащие капельное орошение, барботеры или другое оборудование помимо спринклеров.

Хотя ручные системы все еще используются, большинство оросительных систем могут работать автоматически с использованием контроллер орошения, иногда называемые часами или таймером. В большинстве автоматических систем используются электрические соленоидные клапаны. Каждая зона имеет один или несколько таких клапанов, которые подключены к контроллеру. Когда контроллер подает питание на клапан, клапан открывается, позволяя воде течь к спринклерам в этой зоне.

Существует два основных типа дождевателей, используемых при орошении газонов: выдвижные распылительные головки и роторы. Распылительные головки имеют фиксированный рисунок распыления, а роторы имеют одну или несколько вращающихся струй. Распылительные головки используются для покрытия небольших площадей, а роторы используются для больших площадей. Роторы полей для гольфа иногда бывают настолько большими, что один спринклер объединяется с клапаном и называется «клапан в головке». При использовании на газоне дождеватели устанавливаются так, чтобы верхняя часть головки была заподлицо с поверхностью земли. Когда система находится под давлением, головка выскакивает из земли и поливает желаемую область, пока клапан не закроется и не отключит эту зону. Как только давление в боковой линии прекратится, оросительная головка втянется обратно в землю. На клумбах или в кустах дождеватели могут быть установлены на надземных стояках или даже более высокие выдвижные дождеватели могут быть использованы и установлены заподлицо, как на газонах.

An ударный ороситель полив газона, пример дождевателя на конце шланга

Спринклеры на конце шланга

Есть много типов спринклеров на конце шланга. Многие из них представляют собой уменьшенные версии более крупных сельскохозяйственных и ландшафтных дождевателей, рассчитанные на работу с обычным садовым шлангом. У некоторых есть шипованная основа, позволяющая им временно застрять в земле, в то время как у других есть основание салазок, предназначенное для перетаскивания, когда они прикреплены к шлангу.

Субирригация

Субирригация много лет используется на полевых культурах в районах с высоким грунтовые воды. Это метод искусственного повышения уровня грунтовых вод, чтобы позволить почва быть увлажненный снизу растения ' корень зона. Часто эти системы расположены на постоянных лугах в низинах или в долинах рек и объединены с дренажной инфраструктурой. Система насосных станций, каналов, плотин и затворов позволяет повышать или понижать уровень воды в сети канав и тем самым контролировать уровень грунтовых вод.

Субирригация также используется в коммерческий теплица производство, обычно для горшечные растения. Вода подается снизу, поглощается вверх, а излишки собираются для повторного использования. Обычно раствор воды и питательные вещества затопляет контейнер или протекает через желоб в течение короткого периода времени, 10–20 минут, а затем перекачивается обратно в трюм. бак для повторного использования. Дополнительное орошение в теплицах требует довольно сложного и дорогого оборудования и управления. Преимуществами являются сохранение воды и питательных веществ, а также экономия труда за счет сокращения затрат на обслуживание системы и автоматизация. Он похож по принципу и действию на подземное орошение бассейнов.

Другой тип субирригации - это самополивающаяся емкость, также известная как сеялка с суб-орошением. Он состоит из сеялки, подвешенной над резервуаром с некоторым типом впитывающего материала, например, полиэфирной веревкой. Вода поднимается по фитилю за счет капиллярного действия.[38][39] Похожая техника - впитывающая кровать; это тоже использует капиллярное действие.

Подземное орошение текстиля

Основная статья: Подземное орошение текстиля
Схема, показывающая структуру примера установки SSTI

Подповерхностное текстильное орошение (SSTI) - это технология, разработанная специально для подповерхностного орошения на почвах любого текстуры от песков пустыни до тяжелых глин. Типичная система подземного орошения текстиля имеет непроницаемый базовый слой (обычно полиэтилен или полипропилен ), капельная линия, проходящая вдоль этого основания, слой геотекстиль поверх капельной линии и, наконец, узкий непроницаемый слой поверх геотекстиля (см. схему). В отличие от стандартного капельного орошения, расстояние между излучателями в капельной трубе не имеет решающего значения, поскольку геотекстиль перемещает воду по ткани на расстояние до 2 м от капельницы. Непроницаемый слой эффективно создает искусственный водный горизонт.

Источники воды

Орошение ведется с помпой добыча непосредственно из Гумти, видно на заднем плане, в Comilla, Бангладеш.

Вода для орошения может поступать из грунтовых вод (извлекаемых из пружины или используя колодцы ), из поверхностных вод (забирается из реки, озера или резервуары ) или из нетрадиционных источников, таких как очищенные сточные воды, опресненная вода, дренажная вода, или сбор тумана. Особым видом полива с использованием поверхностных вод является орошение, также называется сбор паводковых вод. В случае наводнения (разлива) вода отводится в русла рек, обычно высыхающих (вади), через сеть дамб, ворот и каналов и распространяется на большие площади. Влага, накопленная в почве, впоследствии будет использоваться для выращивания сельскохозяйственных культур. Области поливного орошения, в частности, расположены в полузасушливых или засушливых горных районах. Хотя сбор паводковых вод относится к общепринятым методам орошения, сбор дождевой воды обычно не рассматривается как форма орошения. Сбор дождевой воды - это сбор сточных вод с крыш или неиспользуемых земель и их концентрация.

Около 90% сточных вод, производимых во всем мире, остаются неочищенными, что приводит к широкому распространению воды загрязнение, особенно в странах с низким уровнем дохода. В сельском хозяйстве все чаще используются неочищенные сточные воды в качестве источника воды для орошения. Города предоставляют прибыльные рынки для свежих продуктов, поэтому они привлекательны для фермеров. Однако, поскольку сельскому хозяйству приходится конкурировать за все более дефицитные водные ресурсы с промышленностью и муниципальными пользователями (см. Раздел «Нехватка воды» ниже), у фермеров часто нет альтернативы, кроме как использовать воду, загрязненную городскими отходами, включая сточные воды, непосредственно для полива своих культур. Использование воды, содержащей патогенные микроорганизмы, может стать причиной серьезной опасности для здоровья, особенно если люди едят сырые овощи, орошенные загрязненной водой. В Международный институт управления водными ресурсами работал в Индии, Пакистане, Вьетнаме, Гане, Эфиопии, Мексике и других странах над различными проектами, направленными на оценку и снижение рисков орошения сточными водами. Они выступают за «многобарьерный» подход к использованию сточных вод, при котором фермерам предлагается принять различные способы снижения рисков. К ним относятся прекращение полива за несколько дней до сбора урожая, чтобы болезнетворные микроорганизмы вымерли на солнце, осторожное применение воды, чтобы она не загрязняла листья, которые могут быть съедены в сыром виде, очистка овощей с помощью дезинфицирующего средства или обеспечение высыхания фекального ила, используемого в сельском хозяйстве, перед использованием. как человеческий навоз.[40] В Всемирная организация здоровья разработал руководство по безопасному использованию воды.

В странах, где ночью проходит влажный воздух, воду можно получить конденсация на холодные поверхности. Это практикуется на виноградниках в Лансароте использование камней для конденсации воды. Сборщики тумана также изготавливаются из полотна или листов фольги. Использование конденсата из кондиционеров в качестве источника воды также становится все более популярным в больших городских районах.

По состоянию на ноябрь 2019 г. стартап из Глазго помог фермеру из Шотландии вырастить съедобные солончаковые культуры, орошаемые морской водой. Акр ранее маргинальной земли был посажен для выращивания Самфир, морская вспышка, и морская астра; эти растения приносят более высокую прибыль, чем картофель. Земля орошается дважды в день для имитации приливных паводков; вода откачивается из моря с помощью энергии ветра. Дополнительные преимущества - восстановление почвы и связывание углерода.[41][42]

Виноград в Петролина, стало возможным только в этом полузасушливый площадь по капельное орошение

Эффективность

Современные методы орошения достаточно эффективны, чтобы равномерно обеспечить водой все поле, так что каждое растение получает необходимое количество воды, не слишком много и не слишком мало.[43] Эффективность водопользования на поле можно определить следующим образом:

  • Эффективность использования воды на поле (%) = (Вода, переносимая растениями ÷ вода, внесенная в поле) x 100

До 1960-х годов вода не считалась дефицитным ресурсом. В то время на планете было меньше половины нынешнего количества людей. Люди не были такими богатыми, как сегодня, потребляли меньше калорий и ел меньше мяса, поэтому для производства пищи требовалось меньше воды. Им требовалась треть объема воды, которую мы сейчас забираем из рек. Сегодня конкурс на водные ресурсы намного интенсивнее. Это потому, что сейчас более семи миллиардов человек на планете их потребление мяса и овощей из-за водной жажды растет, и растет конкуренция за воду со стороны промышленность, урбанизация и биотопливные культуры. Чтобы избежать глобального водный кризис, фермерам придется стремиться к повышению производительности, чтобы удовлетворить растущие потребности в еде, а промышленность и города находят способы более эффективно использовать воду.[44]

Успешное сельское хозяйство зависит от наличия у фермеров достаточного доступа к воде. Однако нехватка воды уже является серьезным препятствием для ведения сельского хозяйства во многих частях мира.[45] Что касается сельского хозяйства, Всемирный банк рассматривает производство продуктов питания и управление водными ресурсами как все более глобальную проблему, которая вызывает растущие споры.[46] Физическая нехватка воды Это место, где не хватает воды для удовлетворения всех потребностей, в том числе для эффективного функционирования экосистем. Засушливые регионы часто страдают от физической нехватки воды. Это также происходит там, где воды кажется изобилие, но когда ресурсы чрезмерно задействованы. Это может произойти при чрезмерном развитии гидравлической инфраструктуры, как правило, для орошения. Симптомы физической нехватки воды включают ухудшение состояния окружающей среды и ее ухудшение. грунтовые воды. Между тем экономический дефицит вызван недостатком инвестиций в воду или недостаточным человеческим потенциалом для удовлетворения спроса на воду. Симптомы экономическая нехватка воды включают отсутствие инфраструктуры, когда людям часто приходится брать воду из рек для домашнего и сельскохозяйственного использования. Около 2,8 миллиарда человек в настоящее время живут в районах с дефицитом воды.[47]

Технические проблемы

Основная статья: Воздействие орошения на окружающую среду

В оросительных схемах решаются многочисленные инженерные и экономические проблемы с минимизацией негативных экологических последствий.[48] К таким проблемам относятся:

Влияние на общество

Исследование 2016 года показало, что страны, сельское хозяйство которых зависит от орошения, с большей вероятностью будут автократическими, чем другие страны. Авторы исследования «утверждают, что этот эффект имеет историческое происхождение: орошение позволило земельным элитам в засушливых районах монополизировать воду и пахотные земли. Это сделало элиты более могущественными и более способными противостоять демократизации».[61]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Снайдер, Р. Л .; Мело-Абреу, Дж. П. (2005). Защита от замерзания: основы, практика, экономика. Том 1. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. ISBN  978-92-5-105328-7. ISSN  1684-8241.
  2. ^ Уильямс, Дж. Ф .; С. Р. Робертс; Дж. Э. Хилл; С. К. Скардачи; Г. Тиббитс. «Управление водой для борьбы с сорняками в рисе». Калифорнийский университет в Дэвисе, Департамент растениеводства. Архивировано из оригинал на 2007-04-03. Получено 2007-03-14.
  3. ^ «Засушливые среды становятся консолидированными». Получено 2012-06-19.
  4. ^ Фланнери, Кент В. (1969). «Происхождение и экологические последствия раннего одомашнивания в Иране и на Ближнем Востоке». В Уко, Питер Джон; Димблби, Дж. У. (ред.). Одомашнивание и использование растений и животных. Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Transaction Publishers (опубликовано в 2007 г.). п. 89. ISBN  9780202365572. Получено 2019-01-12.
  5. ^ Lawton, H.W .; Уилке, П. Дж. (1979). «Древние сельскохозяйственные системы в засушливых регионах Старого Света». In Hall, A.E .; Cannell, G.H .; Лоутон, Х.В. (ред.). Сельское хозяйство в полузасушливых средах. Экологические исследования. 34 (переиздание ред.). Берлин: Springer Science & Business Media (опубликовано в 2012 г.). п. 13. ISBN  9783642673283. Получено 2019-01-12.
  6. ^ а б Rodda, J.C .; Убертини, Лучио, ред. (2004). Основа цивилизации - наука о воде?. Международная ассоциация гидрологических наук. ISBN  9781901502572.
  7. ^ "Древняя Индия Цивилизация долины Инда". Электронный музей государственного университета Миннесоты. Архивировано из оригинал на 2007-02-05. Получено 2007-01-10.
  8. ^ Кроуфорд, Харриет, изд. (2013). Шумерский мир. Routledge Worlds. Абингдон, Оксфордшир: Рутледж. ISBN  9781136219115. Получено 2019-01-12.
  9. ^ Хилл, Дональд (1984). «2: Орошение и водоснабжение». История инженерии в классические и средневековые времена (переиздание ред.). Лондон: Рутледж (опубликовано в 2013 г.). п. 18. ISBN  9781317761570. Получено 2019-01-12.
  10. ^ а б p19 Холм
  11. ^ «Аменемхет III». Britannica Concise. Архивировано из оригинал на 2007-05-10. Получено 2007-01-10.
  12. ^ Г. Мохтар (1981-01-01). Древние цивилизации Африки. ЮНЕСКО. Международный научный комитет по составлению Всеобщей истории Африки. п. 309. ISBN  9780435948054. Получено 2012-06-19 - через Books.google.com.
  13. ^ Буллиет, Ричард; Кроссли, Памела Кайл; Хедрик, Дэниел; Хирш, Стивен (18.06.2008). Земля и ее народы, Том I: Глобальная история, до 1550 г.. С. 53–56. ISBN  978-0618992386.
  14. ^ «Традиционные технологии». Fao.org. Получено 2012-06-19.
  15. ^ «Африка, новые цивилизации в Африке к югу от Сахары. Различные авторы; под редакцией: Р. А. Гисепи». History-world.org. Архивировано из оригинал на 2010-06-12. Получено 2012-06-19.
  16. ^ Dillehay TD, Элинг Х. Х. младший, Россен Дж. (2005). «Докерамические оросительные каналы в перуанских Андах». Труды Национальной академии наук. 102 (47): 17241–4. Bibcode:2005PNAS..10217241D. Дои:10.1073 / pnas.0508583102. ЧВК  1288011. PMID  16284247.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  17. ^ История техники - ирригация. Британская энциклопедия, издание 1994 г.
  18. ^ «Канатские ирригационные системы и домашние сады (Иран)». Системы сельскохозяйственного наследия мирового значения. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН. Получено 2007-01-10.
  19. ^ Британская энциклопедия, Выпуска 1911 и 1989 годов
  20. ^ де Сильва, Сена (1998). «Водоемы Шри-Ланки и их промыслы». Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН. Получено 2007-01-10.
  21. ^ Китай - история. Британская энциклопедия, издание 1994 г.
  22. ^ Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии, Часть 2, Машиностроение. Тайбэй: Caves Books Ltd. Страницы 344–346.
  23. ^ Нидхэм, Том 4, Часть 2, 340–343.
  24. ^ Нидхэм, Том 4, Часть 2, 33, 110.
  25. ^ Пэк Сок-ги 백석기 (1987). Чан Ён Сил 장영실. Woongjin Wiin Jeon-gi 웅진 위인 전기 11. Woongjin Publishing Co., Ltd.
  26. ^ "Самые ранние каналы в Америке - архив журнала археологии".
  27. ^ Джеймс М. Бэйман, «Хохокам Юго-Западной Северной Америки». Журнал мировой предыстории 15.3 (2001): 257–311.
  28. ^ Dillehay, Tom D .; Eling, Jr., Herbert H .; Россен, Джек. «Докерамические оросительные каналы в перуанских Андах» (PDF). PNAS. Национальная академия наук. Получено 20 ноября 2020.
  29. ^ Siebert, S .; J. Hoogeveen, P. Döll, J-M. Форез, С. Фейк и К. Френкен (10 ноября 2006 г.). «Цифровая глобальная карта орошаемых территорий - разработка и проверка версии 4 карты» (PDF). Тропентаг 2006 - Конференция по международным сельскохозяйственным исследованиям в целях развития. Бонн, Германия. Получено 2007-03-14.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  30. ^ "Мир". Всемирный справочник. Центральное Разведывательное Управление. Получено 23 мая 2019.
  31. ^ «Служба паводкового орошения». Город Темпе, Аризона. Получено 29 июля 2017.
  32. ^ Френкен, К. (2005). Орошение в Африке в цифрах - Обзор AQUASTAT - 2005 (PDF). Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. ISBN  978-92-5-105414-7. Получено 2007-03-14.[постоянная мертвая ссылка ]
  33. ^ Провенцано, Джузеппе (2007). «Использование имитационной модели HYDRUS-2D для оценки объема увлажненной почвы в подземных системах капельного орошения». Журнал ирригации и дренажной инженерии. 133 (4): 342–350. Дои:10.1061 / (ASCE) 0733-9437 (2007) 133: 4 (342).
  34. ^ Мадер, Шелли (25 мая 2010 г.). «Центральное круговое орошение революционизирует сельское хозяйство». Журнал The Fence Post. Архивировано из оригинал 8 сентября 2016 г.. Получено 6 июня, 2012.
  35. ^ Гейнс, Тарран (7 января 2017 г.). «КАЧАЮЩИЕСЯ ОРУЖИЯ GPS ДОКАЗЫВАЮТ СВОЮ СТОИМОСТЬ». Успешное земледелие. Получено 1 февраля, 2018.
  36. ^ Питерс, Трой. «Управление колесными линиями и ручными линиями для высокой прибыльности» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 21 октября 2016 г.. Получено 29 мая 2015.
  37. ^ Хилл, Роберт. «Эксплуатация и управление дождеванием Wheelmove» (PDF). Получено 29 мая 2015.
  38. ^ «Полиэфирные канаты, техника естественного орошения». Entheogen.com. Архивировано из оригинал 12 апреля 2012 г.. Получено 2012-06-19.
  39. ^ «Инструкция по изготовлению самополива с помощью веревки». Instructables.com. 2008-03-17. Получено 2012-06-19.
  40. ^ Использование сточных вод в сельском хозяйстве: Не только проблема нехватки воды! Международный институт управления водными ресурсами, 2010. Краткий обзор проблемы водных ресурсов 4
  41. ^ Макдилл, Стюарт (27 ноября 2019 г.). «Стартап помогает шотландским фермерам выращивать изысканные растения с использованием морской воды». Рейтер. Thomson Reuters. Получено 2 декабря 2019. Компания Seawater Solutions помогает фермерам на западном побережье Шотландии адаптироваться к реальности меньшего количества дождей, выбирая солеустойчивые растения и создавая солончаки - земли, затопленные приливными водами, - чтобы они могли расти.
  42. ^ О'Тул, Эмер (29 июля 2019 г.). «Seawater Solutions решает проблему воздействия сельского хозяйства на изменение климата». Национальный. Newsquest Media Group Ltd. Получено 2 декабря 2019. Система земледелия, которая создает экосистемы водно-болотных угодий, на которых можно выращивать пищу, при этом уровень улавливания углерода в 40 раз выше, чем на той же площади тропических лесов, а прибыль более чем в восемь раз выше, чем на среднем картофельном поле.
  43. ^ «Эффективность водопользования - agriwaterpedia.info».
  44. ^ Шартр, К. и Варма, С. Нет воды. От изобилия к нехватке и как решить мировые проблемы с водой FT Press (США), 2010 г.
  45. ^ Кондон, Мэдисон; Komakech, Hans; Зааг, Питер ван дер (01.01.2012). «Роль законодательных и местных правил в распределении воды между крупными и мелкими оросителями в водосборе африканской реки». Water SA. 38 (1): 115.
  46. ^ «Возвращение к управлению водными ресурсами в сельском хозяйстве: проблемы и возможности». Всемирный банк. стр. 4–5. Получено 2011-10-30.
  47. ^ Молден, Д. (Ред.). Вода для еды, Вода для жизни: Комплексная оценка управления водными ресурсами в сельском хозяйстве. Earthscan / ИВМИ, 2007.
  48. ^ ILRI, 1989, Эффективность и социальные / экологические последствия ирригационных проектов: обзор. В: Годовой отчет 1988, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды, стр. 18–34. Онлайн: [1]
  49. ^ Розегрант, Марк В. и Ханс П. Бинсвангер. «Рынки продаваемых прав на воду: потенциал повышения эффективности распределения водных ресурсов в развивающихся странах». Мировое развитие (1994) 22 # 11 стр: 1613–1625.
  50. ^ «В новом отчете говорится, что мы осушаем наши водоносные горизонты быстрее, чем когда-либо». Новости High Country. 2013-06-22. Получено 2014-02-11.
  51. ^ «Управление процессами подпитки и разгрузки водоносного горизонта и равновесие при хранении водоносного горизонта» (PDF).
  52. ^ Журнал EOS, сентябрь 2009 г.
  53. ^ Всемирный водный совет
  54. ^ Хуккинен, Янне, Эмери Роу и Джин И. Рохлин. «Соль на земле: повествовательный анализ споров по поводу засоления и токсичности, связанных с орошением, в долине Сан-Хоакин в Калифорнии». Политические науки 23.4 (1990): 307–329. онлайн В архиве 2015-01-02 в Wayback Machine
  55. ^ Руководство по дренажу: руководство по интеграции взаимосвязей между растениями, почвой и водой для осушения орошаемых земель. Отдел внутренних дел, Бюро мелиорации. 1993 г. ISBN  978-0-16-061623-5.
  56. ^ «Бесплатные статьи и программное обеспечение по дренажу заболоченных земель и контролю засоления почв на орошаемых землях». Получено 2010-07-28.
  57. ^ УФ-обработка http://www.uvo3.co.uk/?go=Irrigation_Water
  58. ^ ультразвуковой контроль водорослей http://www.lgsonic.com/irrigation-water-treatment/
  59. ^ Вено, Жан-Филипп (2017-07-06). Вено, Жан-Филипп; Купер, Марсель; Звартевен, Маргрит (ред.). Капельное орошение в сельском хозяйстве. Дои:10.4324/9781315537146. ISBN  9781315537146.
  60. ^ «Основанная на масштабе структура для понимания перспектив, подводных камней и парадоксов эффективности орошения для решения основных водных проблем». Глобальное изменение окружающей среды. 65: 102182. 2020-11-01. Дои:10.1016 / j.gloenvcha.2020.102182. ISSN  0959-3780.
  61. ^ Бенцен, Джанет Синдинг; Каарсен, Николай; Вингендер, Асгер Молл (01.06.2016). «Ирригация и самодержавие». Журнал Европейской экономической ассоциации: н / д. Дои:10.1111 / jeea.12173. ISSN  1542-4774.

дальнейшее чтение

  • Эльвин, Марк. Убежище слонов: экологическая история Китая (Издательство Йельского университета, 2004 г.)
  • Хэллоуз, Питер Дж. И Дональд Г. Томпсон. История орошения в Австралии ANCID, 1995.
  • Хауэлл, Терри. «Капли жизни в истории орошения». Журнал орошения 3 (2000): 26–33. история оросительных систем онлайн
  • Хасан, Джон. История воды в современной Англии и Уэльсе (Издательство Манчестерского университета, 1998 г.)
  • Вайдьянатан, А. Управление водными ресурсами: институты и развитие ирригации в Индии (Издательство Оксфордского университета, 1999 г.)

Журналы

  • Ирригационная наука, ISSN  1432-1319 (электронный) 0342-7188 (бумажный), Springer
  • Журнал ирригации и дренажной инженерии, ISSN  0733-9437, ASCE Публикации
  • Орошение и дренаж, ISSN  1531-0361, John Wiley & Sons, Ltd.
  • Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве, ISSN  0378-3774, Эльзевир.

внешние ссылки