Εισαγωγή: Beyond Traditional Drip
Πολλοί εμπορικοί καλλιεργητές αγοράζουν συστήματα άρδευσης με σταγόνες ελπίζοντας για ακρίβεια. Αντίθετα, αντιμετωπίζουν συνεχή προβλήματα. Αυτό το άρθρο υπερβαίνει τη θεωρία. Είναι ένας πλήρης οδηγός για την τεχνολογία άρδευσης με σταγόνες χαμηλής-ροής. Το κατασκευάσαμε χρησιμοποιώντας δύο χρόνια πραγματικών δεδομένων αγοράς και εκτεταμένες δοκιμές πεδίου. Θα αναλύσουμε την τεχνολογία στάγδην άρδευσης χαμηλής- ροής και θα σας δείξουμε μια σαφή πορεία προς καλύτερη απόδοση και κέρδη.
-
Το κρυφό κόστος του "Good Enough"
Τα παραδοσιακά συστήματα άρδευσης με σταγόνες λειτουργούν καλύτερα από τις μεθόδους πλημμύρας ή καταιονισμού. Αλλά συχνά φέρνουν τις δικές τους απογοητεύσεις.
Οι υψηλές διαφορές ροής σε ένα μόνο μπλοκ δημιουργούν ανομοιόμορφη ανάπτυξη και ωριμότητα των καλλιεργειών.
Το νερό και το λίπασμα χάνονται μέσω της επιφανειακής απορροής και της βαθιάς αποστράγγισης κάτω από τη ζώνη της ρίζας.
Οι καλλιεργητές αγωνίζονται συνεχώς να εξισορροπήσουν το αρχικό κόστος του συστήματος έναντι της μακροπρόθεσμης απόδοσης και ανθεκτικότητας-.
-
Η τεχνολογία της χαμηλής-ροής
Η στάγδην άρδευση χαμηλής-ροής αντιπροσωπεύει μια επανάσταση-που βασίζεται στα δεδομένα στη γεωργία ακριβείας. Δεν είναι απλώς ένα διαφορετικό προϊόν. Είναι ένας διαφορετικός τρόπος σκέψης για τις λειτουργίες.
Αυτός ο οδηγός σάς δίνει μια σαφή, πρακτική κατανόηση της τεχνολογίας χαμηλής- ροής. Θα μάθετε τι είναι, γιατί λειτουργεί και πώς να το χρησιμοποιήσετε με επιτυχία.
Θα περάσουμε από τους βασικούς ορισμούς σε αποδεδειγμένες περιπτωσιολογικές μελέτες. Θα δείτε πώς αυτή η τεχνολογία επιλύει τις κρίσιμες προκλήσεις της σύγχρονης γεωργίας. Αυτός είναι ο δρόμος σας για καλύτερη απόδοση άρδευσης και χαμηλότερο λειτουργικό κόστος.
Η Γλώσσα της Ακρίβειας
Για να κατακτήσετε οποιαδήποτε τεχνολογία, πρέπει πρώτα να κατανοήσετε τη γλώσσα της. Η άρδευση με σταγόνες ορίζεται από βασικές τεχνικές παραμέτρους. Αυτά υπαγορεύουν πόσο καλά αποδίδει στον αγωνιστικό χώρο.
Ρυθμός ροής εκπομπού (L/h)
Η εκροή νερού ενός μεμονωμένου πομπού σε έναν σωλήνα άρδευσης με σταγόνες μέσα σε μια μονάδα χρόνου συνήθως μετράται σε λίτρα ανά ώρα (L/h). Υπό τη συνθήκη θερμοκρασίας αναφοράς των 23±3 βαθμών, η εκροή νερού ανά ώρα ενός μεμονωμένου εκπομπού στην ονομαστική πίεση λειτουργίας του αποτελεί βασική βάση για το σχεδιασμό, την επιλογή και τον προγραμματισμό του συστήματος άρδευσης.
Για καλλιέργειες αγρού, οι ρυθμοί ροής εκπομπών που παρέχουμε συνήθως περιλαμβάνουν 1,6, 1,1 και 0,8 λίτρα ανά ώρα. Ο ρυθμός ροής της συντριπτικής πλειοψηφίας των προϊόντων στην αγορά είναι μεγαλύτερος από 1 λίτρο την ώρα. Επομένως, η «χαμηλή παροχή» στην οποία αναφερόμαστε τώρα αφορά κυρίως σταλάκτες με παροχή μικρότερη από 1 λίτρο την ώρα.
Είναι σημαντικό να γίνεται διάκριση μεταξύ του ρυθμού ροής που διαφημίζει ένας κατασκευαστής και του πραγματικού ρυθμού ροής που λαμβάνετε στο πεδίο. Ο σχεδιασμός του συστήματος και η ποιότητα των εξαρτημάτων καθορίζουν την πραγματική{1}}παγκόσμια απόδοση.
Διάστημα εκπομπού (cm)
Η απόσταση εκπομπών είναι η απόσταση μεταξύ των διαδοχικών εκπομπών κατά μήκος της γραμμής σταγόνας. Συνήθως μετριέται σε εκατοστά.
Για τις περισσότερες-καλλιέργειες μεγάλης κλίμακας, οι κοινές αποστάσεις είναι 20 cm, 25 cm και 30 cm.
Άλλες μάρκες προϊόντων άρδευσης με σταγόνες προσφέρουν επίσης μοντέλα με αποστάσεις σταλάκτη 10-15 cm. Καθώς η απόσταση του σταλάκτη μειώνεται, ο ρυθμός ροής ανά μονάδα μήκους της ταινίας στάγδην αυξάνεται, γεγονός που μειώνει σημαντικά την απόσταση εγκατάστασης της ταινίας από τη μία πλευρά.
Διάστιχο γραμμής στάλαξης (m)
Η βασική αρχή της εγκατάστασης ταινίας σταγόνας είναι«κάλυψη της ριζικής ζώνης της καλλιέργειας όπως απαιτείται».Αυτό σημαίνει τον προσδιορισμό της περιοχής κάλυψης (μονή σειρά/πολλαπλές σειρές) και τη συγκεκριμένη θέση της ταινίας σταγόνας με βάση την απόσταση των σειρών καλλιέργειας, την πυκνότητα φύτευσης και τα χαρακτηριστικά κατανομής των ριζών. Ο απώτερος στόχος είναι η επίτευξη των διπλών στόχων του"ακριβής παράδοση νερού στη ριζική ζώνη + βέλτιστο κόστος εξοπλισμού".Διαφορετικά μοτίβα φύτευσης (όπως φαρδιές-στενές σειρές, ίση απόσταση σειρών και πυκνή φύτευση μετάδοσης) καθορίζουν άμεσα τη διάταξη της ταινίας σταγόνας.
(1) Ευρεία-Μοτίβο φύτευσης στενής σειράς: Σωλήνας άρδευσης με σταγόνες θαμμένος σε στενές σειρές, καλύπτοντας 2 σειρές καλλιεργειών
Τυπικές Καλλιέργειες και Παράμετροι Φύτευσης
Καλαμπόκι:Το μοτίβο ευρείας-στενής σειράς "στενή σειρά 35-40 cm + φαρδιά σειρά 80-85 cm" είναι χαρακτηριστικό παράδειγμα κάλυψης πολλών σειρών. Σε αυτή την περίπτωση, η ταινία σταγόνας τοποθετείται στη μέση της στενής σειράς, με βάθος 2-4 cm (ρηχή ταφή), καλύπτοντας τις ριζικές ζώνες δύο σειρών καλαμποκιού ταυτόχρονα.
Άλλες κατάλληλες καλλιέργειες:Το βαμβάκι, η σόγια και άλλες καλλιέργειες με καλλιέργεια σειρών, που συνήθως χρησιμοποιούν στενή απόσταση σειρών 30-50 cm και μεγάλη απόσταση σειρών 60-90 cm, είναι επίσης κατάλληλα για την προσέγγιση "στενής σειράς ταφής, που καλύπτει 2 σειρές".
Πλεονεκτήματα εγκατάστασης
Πιο κοντά στη ζώνη ρίζας:Όταν η ταινία σταγόνας είναι θαμμένη στη στενή σειρά, το νερό θα εξαπλωθεί γρήγορα οριζόντια μετά την έκλυση, καλύπτοντας αποτελεσματικά τη ζώνη ρίζας και των δύο παρακείμενων σειρών, μειώνοντας έτσι τη βαθιά διήθηση (ιδιαίτερα αισθητή σε αμμώδη εδάφη).
Εξοικονόμηση κόστους:Σε σύγκριση με "ένας σωλήνας ανά σειρά", η ποσότητα της χρησιμοποιούμενης ταινίας σταγόνας μπορεί να μειωθεί κατά 50% (π.χ. για το καλαμπόκι, το μοτίβο της ευρείας-στενής σειράς εξοικονομεί 60% της ταινίας σταγόνας σε σύγκριση με τη φύτευση ομοιόμορφης σειράς), χωρίς να επηρεάζεται η διαχείριση της ευρείας σειράς για καλλιέργεια.
(2) Μοτίβο φύτευσης ίσης απόστασης σειρών: "Κάλυψη μίας σειράς" και "Κάλυψη πολλών σειρών" που προσδιορίζονται από την απόσταση σειρών
Απόσταση σειρών > 1 m: Μία σειρά ανά σωλήνα, για να αποφευχθεί η ανεπαρκής κάλυψη
Τυπικές καλλιέργειες:Οπωροφόρα δέντρα (π.χ. μηλιές, πορτοκαλιές με απόσταση σειρών 4-6 m), ψηλές οικονομικές καλλιέργειες (π.χ. ζαχαροκάλαμο, απόσταση σειρών 1,2-1,5 m).
Λογική εγκατάστασης: Εάν η απόσταση σειρών είναι πολύ μεγάλη, μια μεμονωμένη ταινία σταγόνας δεν μπορεί να καλύψει τις ριζικές ζώνες των παρακείμενων σειρών. Σε αργιλώδη εδάφη, η οριζόντια εξάπλωση της ζώνης διαβροχής είναι περίπου 50-60 cm. Επομένως, πρέπει να τοποθετηθεί μία ταινία σταγόνας κατά μήκος κάθε σειράς καλλιέργειας. Εάν η απόσταση σειρών για οπωροφόρα δέντρα υπερβαίνει τα 4 μέτρα και το έδαφος είναι αργιλώδες ή καλύτερο, μπορούν να τοποθετηθούν δύο ταινίες σταγόνας κατά μήκος μιας σειράς (τοποθετημένες εκατέρωθεν της προεξοχής του θόλου), αλλά χωρίς να περιλαμβάνει "κάλυψη πολλαπλών σειρών".
Απόσταση σειρών 0,3-1 m: Μία σειρά ανά σωλήνα ή δύο σειρές ανά σωλήνα, προσαρμοσμένη με βάση τον τύπο του εδάφους
Τυπικές Καλλιέργειες: Λαχανικά (π.χ. ντομάτες, αγγούρια με απόσταση σειρών 0,5-0,8 m), καλλιέργειες με πυκνή φύτευση (π.χ. σιτάρι, απόσταση σειρών 15-20 cm, πυκνή φύτευση).
Λογική εγκατάστασης:Εάν το έδαφος είναι αργιλώδες (με ισχυρή τριχοειδική απορρόφηση), όταν η απόσταση των σειρών είναι 0,8-1 m, μια μεμονωμένη ταινία σταγόνας μπορεί να καλύψει δύο σειρές (εξασφαλίζοντας ότι η ζώνη διαβροχής απλώνεται πάνω από 80 cm). Σε αμμώδη εδάφη (με ασθενή οριζόντια εξάπλωση, μόνο 30-40 cm), απαιτείται διάταξη «μία σειρά ανά σωλήνα» για την αποφυγή ανεπαρκούς κάλυψης νερού για παρακείμενες σειρές.
(3) Μοτίβο πυκνής φύτευσης μετάδοσης: Μικρές αποστάσεις, Μονός σωλήνας που καλύπτει πολλές σειρές (3 σειρές και άνω)
Τυπικές Καλλιέργειες και Παράμετροι Φύτευσης
Σιτάρι, χόρτο:Απόσταση σειρών 10-20 cm, θεωρείται "πυκνή φύτευση εκπομπής", με απόσταση εκπομπών τυπικά 0,25-0,5 m. Μια μεμονωμένη ταινία σταγόνας μπορεί να καλύψει 3-5 σειρές καλλιεργειών.
Λαχανικά:(π.χ. σπανάκι, μαρούλι) Διάσταση σειρών 15-25 cm, απόσταση εκπομπών 0,3-0,4 m, με μονή σωλήνα που καλύπτει 2-4 σειρές.
Σχέδιο εγκατάστασης
Οι εκπομποί είναι διατεταγμένοι παράλληλα με τις σειρές καλλιεργειών, με απόσταση 0,25-0,5 m (χρησιμοποιώντας τη μικρότερη τιμή σε άνυδρα ή αμμώδη εδάφη και τη μεγαλύτερη τιμή σε πιο υγρές περιοχές).
Για παράδειγμα, στη φύτευση σιταριού, με απόσταση εκπομπών 0,4 m, το νερό που εκπέμπεται από μια μεμονωμένη ταινία σταγόνας μπορεί να εξαπλωθεί οριζόντια για να καλύψει 1-2 σειρές σιταριού και στις δύο πλευρές, επιτυγχάνοντας τελικά «1 σωλήνας που καλύπτει 3-4 σειρές», βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση της εγκατάστασης.
(4) Σειρά οπωροφόρων δέντρων-Εξαρτημένο μοτίβο φύτευσης: Προσαρμόζεται σύμφωνα με το σχήμα δέντρου, κάλυψη κυρίως μονής σειράς (Χωρίς κάλυψη πολλαπλών-σειρών)
Τυπική σκηνή
Για ακανόνιστα διατεταγμένα οπωροφόρα δέντρα (π.χ. ροδακινιά, αχλαδιά, με απόσταση φυτών 2-3m και απόσταση σειρών 3-5m), οι σωλήνες άρδευσης με σταγόνες τοποθετούνται κατά μήκος της σειράς κάθε δέντρου (δηλ. τοποθετούνται ακολουθώντας την κατεύθυνση κατανομής των ριζών κάθε δέντρου), με έναν μόνο σωλήνα που καλύπτει τη ζώνη ρίζας. Η κάλυψη πολλαπλών σειρών δεν χρησιμοποιείται, καθώς οι ρίζες των οπωροφόρων δέντρων είναι διάσπαρτες και εκτεταμένες και η κάλυψη πολλαπλών σειρών θα μπορούσε να οδηγήσει σε έλλειψη νερού σε ορισμένες ριζικές ζώνες.
Πάχος τοιχώματος ταινίας σταγόνας (mm)
Το πάχος του τοιχώματος της ταινίας σταγόνας καθορίζει την αντοχή, τη διάρκεια ζωής και το κόστος της.
Ένας παχύτερος τοίχος προσφέρει μεγαλύτερη αντοχή και καλύτερη αντοχή σε μηχανικές βλάβες. Αυτό περιλαμβάνει ζημιές από εγκατάσταση, δραστηριότητες πεδίου και ανάκτηση. Ωστόσο, αυτό συνοδεύεται από υψηλότερο κόστος υλικού και αυξημένο βάρος.
Ένας λεπτότερος τοίχος κοστίζει λιγότερο και συχνά λειτουργεί καλά για χρήση σε μία-εποχή.
Για τις περισσότερες εφαρμογές μεμονωμένων-εποχιακών καλλιεργειών, ένα πάχος τοιχώματος 0,15 mm παρέχει την καλύτερη ισορροπία. Βελτιστοποιεί την απόδοση, την ανθεκτικότητα και την οικονομία.
Ονομαστική πίεση εργασίας (kPa/bar)
Η ονομαστική πίεση εργασίας είναι η μέγιστη σχεδιασμένη πίεση λειτουργίας για την ταινία σταγόνας. Συνήθως εκφράζεται σε kilopascals (kPa) ή bar. 100 kPa ισούται με 1 bar.
Η πίεση στο εσωτερικό του αγωγού είναι μια από τις πιο σημαντικές παραμέτρους ενός συστήματος άρδευσης με σταγόνες, ωστόσο συχνά παραβλέπεται. Για να λειτουργεί σταθερά το σύστημα άρδευσης με σταγόνες, η πίεση πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Εάν η πίεση είναι πολύ χαμηλή, συχνά θα έχει ως αποτέλεσμα σημαντική απόκλιση στη ροή του σταλάκτη, ανομοιόμορφη κατανομή νερού και η πραγματική παραγωγή νερού εντός του σχεδιασμένου χρόνου λειτουργίας δεν θα καλύψει τις ανάγκες της καλλιέργειας σε νερό. Από την άλλη πλευρά, εάν η πίεση είναι πολύ υψηλή, μπορεί εύκολα να προκαλέσει ρήξη της ταινίας σταγόνας και διαρροή νερού.
Για τυπική ταινία στάγδην πάχους τοιχώματος 0,15 mm σε επίπεδο έδαφος, σχεδιάστε το σύστημα έτσι ώστε η πλευρική πίεση εισόδου να είναι περίπου 1 bar.
Ποσοστό διακύμανσης ροής σχεδίασης (%)
Ο ρυθμός διακύμανσης της ροής σχεδιασμού μετρά άμεσα την ομοιομορφία άρδευσης. Υπολογίζεται ως ο λόγος της διαφοράς μεταξύ του μέγιστου και του ελάχιστου ρυθμού ροής εκπομπού σε ένα μπλοκ άρδευσης προς τον ρυθμό ροής σχεδιασμού.
Τα βιομηχανικά πρότυπα όπως το GB/T 50485-2020 της Κίνας απαιτούν διακύμανση ροής μικρότερη ή ίση με 20%. Ωστόσο, οι σχεδιασμοί συστημάτων υψηλής απόδοσης-θα πρέπει να στοχεύουν σε διακύμανση μικρότερη ή ίση με 15%. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για συστήματα που χρησιμοποιούν τεχνολογία χαμηλής ροής.
Αυτή η ομοιομορφία είναι το κλειδί για τη συνεπή παροχή νερού και θρεπτικών συστατικών. Όταν κάθε φυτό λαμβάνει τους ίδιους πόρους, έχετε πιο ομοιόμορφη ανάπτυξη των καλλιεργειών, ποιότητα και, τελικά, υψηλότερη εμπορεύσιμη απόδοση. Η οπτική απόδειξη της υψηλής ομοιομορφίας είναι να βλέπεις βρεγμένους κύκλους σχεδόν ίδιου μεγέθους σε κάθε πομπό σε όλο το μήκος της γραμμής στάλαξης.
Μέγιστο μήκος διαδρομής (m)
Το μέγιστο μήκος διαδρομής είναι το μεγαλύτερο δυνατό μήκος μιας μεμονωμένης γραμμής σταγόνας. Αυτό διατηρεί το ρυθμό διακύμανσης της ροής μικρότερο ή ίσο με 10%. Αυτή είναι μια κρίσιμη παράμετρος σχεδιασμού.
Το κύριο πλεονέκτημα της τεχνολογίας χαμηλής- ροής αποδεικνύεται έντονα από την επίδρασή της στο μήκος λειτουργίας. Τα μεγαλύτερα μήκη τρεξίματος απλοποιούν δραματικά τη διάταξη του πεδίου και μειώνουν το κόστος υποδομής.
|
Ρυθμός ροής εκπομπού
|
Μέγιστο μήκος διαδρομής (σε επίπεδο έδαφος)
|
|
1.1 L/h
|
136 m
|
|
0.75 L/h
|
172 m
|
|
0.35 L/h
|
280 m
|
Αυτά τα δεδομένα βασίζονται σε ταινία διαμέτρου 16 mm με πάχος τοιχώματος 0,15 mm και απόσταση εκπομπών 30 cm. Παρέχει μια ποσοτική βάση για το σχεδιασμό μεγαλύτερων, πιο αποτελεσματικών αρδευτικών μπλοκ.
Πίνακας δεδομένων του συνιστώμενου μέγιστου μήκους τοποθέτησης σωλήνων άρδευσης με σταγόνες
Μοτίβο διαβροχής (Βόμπα διαβροχής)
Το μοτίβο διαβροχής ή ο βολβός διαβροχής είναι ο μη σφαιρικός όγκος του βρεγμένου εδάφους που σχηματίζεται κάτω από έναν μόνο πομπό κατά τη διάρκεια ενός κύκλου άρδευσης.
Το σχήμα και το μέγεθος αυτού του λαμπτήρα επηρεάζονται από δύο κύριους παράγοντες: την υφή του εδάφους και τον ρυθμό ροής του πομπού.
Σε αμμώδη εδάφη, η βαρύτητα έχει ισχυρότερη επίδραση. Αυτό οδηγεί σε ένα «ψηλό και λεπτό» σχέδιο διαβροχής με πιο κάθετη κίνηση του νερού. Σε αργιλώδη ή αργιλώδη εδάφη κυριαρχεί η τριχοειδής δράση. Αυτό δημιουργεί ένα «κοντό και φαρδύ» μοτίβο με μεγαλύτερη πλευρική εξάπλωση.
Είναι πολύ σημαντικό, οι χαμηλοί-ρυθμοί ροής προωθούν την καλύτερη πλευρική κίνηση του νερού. Μειώνουν επίσης την ταχύτητα της βαθιάς διήθησης, ανεξάρτητα από τον τύπο του εδάφους. Ο στόχος είναι να δημιουργηθεί ένας βολβός διαβροχής που να ευθυγραμμίζεται τέλεια με τη ριζική ζώνη της καλλιέργειας.
Σε χώμα της ίδιας υφής, εάν ο ρυθμός ροής των σταλάκτηρων ποικίλλει, θα επηρεάσει επίσης το σχήμα της ζώνης διαβροχής. Από τη σκοπιά της καλλιέργειας, το ριζικό σύστημα κάθε καλλιέργειας έχει το μοναδικό του σχήμα. Όταν η χωρική διάταξη των ριζών και της ζώνης διαβροχής ευθυγραμμίζεται καλά, σημαίνει ότι το νερό και το λίπασμα που παρέχεται από το σύστημα στάγδην άρδευσης παραμένουν όσο το δυνατόν πιο κοντά στη ζώνη των ριζών, όπου μπορούν να απορροφηθούν από τις ρίζες. Αυτό αποτρέπει την επιφανειακή απορροή και την υπόγεια διαρροή, ελαχιστοποιώντας τα απόβλητα. Γι' αυτό λέμε ότι η αποδοτικότητα χρήσης νερού και λιπασμάτων της στάγδην άρδευσης είναι η υψηλότερη μεταξύ όλων των μεθόδων άρδευσης.
