Nawadnianie
Istnieje kilka metod nawadniania. Różnią się one sposobem dostarczania wody do roślin. Celem jest jak najbardziej równomierne rozprowadzenie wody na roślinach, tak aby każda roślina miała taką ilość wody, jakiej potrzebuje, ani za dużo, ani za mało. Nawadnianie można również rozumieć jako uzupełnianie opadów deszczu, jak to ma miejsce w wielu częściach świata, lub jako „pełne nawadnianie”, w którym uprawy rzadko zależą od jakiegokolwiek wkładu z opadów. Pełne nawadnianie jest mniej powszechne i zdarza się tylko w jałowych krajobrazach doświadczających bardzo niskich opadów lub gdy uprawy są prowadzone na półpustynnych obszarach poza jakimikolwiek porami deszczowymi.
Irygacja powierzchniowaEdit
Irygacja powierzchniowa, znana również jako nawadnianie grawitacyjne, jest najstarszą formą nawadniania i jest stosowana od tysięcy lat. W systemach nawadniania powierzchniowego (bruzdowego, zalewowego lub nieckowego) woda przemieszcza się po powierzchni gruntów rolnych w celu ich zwilżenia i infiltracji do gleby. Woda przemieszcza się pod wpływem grawitacji lub nachylenia terenu. Nawadnianie powierzchniowe można podzielić na nawadnianie bruzdowe, pasmowe lub basenowe. Nawadnianie powierzchniowe często nazywane jest powodziowym, gdy w wyniku nawadniania dochodzi do zalania lub prawie zalania uprawianej ziemi. Historycznie, nawadnianie powierzchniowe było najbardziej powszechną metodą nawadniania gruntów rolnych i jest nadal stosowane w większości części świata.
Gdy poziom wody ze źródła irygacji pozwala na to, poziom jest kontrolowany przez wały, zwykle zatkane ziemią. Jest to często spotykane na tarasowych polach ryżowych (rice paddies), gdzie metoda ta jest wykorzystywana do zalewania lub kontrolowania poziomu wody na każdym osobnym polu. W niektórych przypadkach woda jest pompowana lub podnoszona za pomocą siły ludzkiej lub zwierzęcej do poziomu gruntu. Wydajność stosowania wody w nawadnianiu powierzchniowym jest zazwyczaj niższa niż w przypadku innych form nawadniania.
Irygacja powierzchniowa jest nawet stosowana do nawadniania krajobrazów na niektórych obszarach, na przykład w Phoenix i okolicach, Arizona. Obszar nawadniany jest otoczony nasypem, a woda jest dostarczana zgodnie z harmonogramem ustalonym przez lokalny dystrykt irygacyjny.
MikronawadnianieEdit
Mikronawadnianie, zwane czasem nawadnianiem zlokalizowanym (ang, nawadnianiem niskoobjętościowym lub nawadnianiem kropelkowym to system, w którym woda jest rozprowadzana pod niskim ciśnieniem przez sieć rur, w ustalonym wcześniej schemacie, i aplikowana jako niewielki zrzut do każdej rośliny lub w jej sąsiedztwie. Tradycyjne nawadnianie kroplowe z wykorzystaniem indywidualnych emiterów, podpowierzchniowe nawadnianie kroplowe (SDI), mikrozraszacze lub mikrozraszacze oraz nawadnianie mini-bąbelkowe należą do tej kategorii metod nawadniania.
Nawadnianie kroploweEdit
Nawadnianie kropelkowe (lub mikro), znane również jako nawadnianie podstępne, funkcjonuje tak, jak sugeruje jego nazwa. W tym systemie woda spada kropla po kropli tuż przy miejscu, w którym znajdują się korzenie. Woda jest dostarczana do strefy korzeniowej roślin lub w jej pobliże, kropla po kropli. Metoda ta może być najbardziej efektywne wodnie metody nawadniania, jeśli zarządzane prawidłowo, parowanie i spływ są zminimalizowane. Wydajność wodna nawadniania kropelkowego w terenie wynosi zazwyczaj od 80 do 90 procent przy prawidłowym zarządzaniu.
W nowoczesnym rolnictwie nawadnianie kropelkowe jest często łączone z plastikową ściółką, co dodatkowo zmniejsza parowanie, a także jest sposobem dostarczania nawozów. Proces ten jest znany jako fertygacja.
Głęboka perkolacja, podczas której woda przemieszcza się poniżej strefy korzeniowej, może wystąpić, jeśli system kroplowy działa zbyt długo lub jeśli szybkość podawania jest zbyt duża. Metody nawadniania kropelkowego obejmują zakres od bardzo zaawansowanych technologicznie i skomputeryzowanych do mało zaawansowanych technologicznie i pracochłonnych. Zazwyczaj potrzebne jest niższe ciśnienie wody niż w przypadku większości innych rodzajów systemów, z wyjątkiem niskoenergetycznych systemów centralnego czopu i systemów nawadniania powierzchniowego, a system można zaprojektować tak, aby był równomierny na całym polu lub precyzyjnie dostarczał wodę do poszczególnych roślin w krajobrazie zawierającym mieszankę gatunków roślin. Chociaż trudno jest regulować ciśnienie na stromych zboczach, dostępne są emitery kompensujące ciśnienie, więc pole nie musi być równe. Zaawansowane technologicznie rozwiązania obejmują precyzyjnie skalibrowane emitery umieszczone wzdłuż linii rur, które rozciągają się od skomputeryzowanego zestawu zaworów.
ZraszanieEdit
W nawadnianiu zraszającym lub napowietrznym woda jest doprowadzana rurami do jednego lub kilku centralnych miejsc na polu i rozprowadzana przez napowietrzne zraszacze wysokociśnieniowe lub działa. System wykorzystujący zraszacze, rozpylacze lub pistolety zamontowane nad głową na trwale zainstalowanych pionach jest często określany jako system nawadniania solid-set. Zraszacze wysokociśnieniowe, które się obracają, nazywane są rotorami i są napędzane przez napęd kulowy, przekładniowy lub mechanizm udarowy. Rotory mogą być zaprojektowane tak, aby obracać się w pełnym lub częściowym okręgu. Pistolety są podobne do rotorów, z tą różnicą, że zazwyczaj działają przy bardzo wysokim ciśnieniu od 275 do 900 kPa (40 do 130 psi) i przepływie od 3 do 76 l/s (50 do 1200 gal/min), zwykle przy średnicach dysz w zakresie od 10 do 50 mm (0,5 do 1,9 cala). Pistolety są używane nie tylko do nawadniania, ale także do zastosowań przemysłowych, takich jak tłumienie pyłu i wycinka drzew.
Zraszacze mogą być również montowane na ruchomych platformach połączonych ze źródłem wody za pomocą węża. Automatycznie poruszające się systemy kołowe, znane jako zraszacze podróżujące, mogą nawadniać obszary takie jak małe gospodarstwa rolne, boiska sportowe, parki, pastwiska i cmentarze bez nadzoru. Większość z nich wykorzystuje długość rurki polietylenowej nawiniętej na stalowym bębnie. Jak rurka jest nawinięta na bębnie zasilanym przez wodę do nawadniania lub mały silnik gazowy, zraszacz jest ciągnięty przez pole. Kiedy zraszacz dociera z powrotem do kołowrotka, system wyłącza się. Ten typ systemu jest znany większości ludzi jako „waterreel” podróżujący zraszacz nawadniający i są one szeroko stosowane do tłumienia kurzu, nawadniania i stosowania wody odpadowej.
Inni podróżnicy używają płaskiego gumowego węża, który jest ciągnięty za sobą, podczas gdy platforma zraszacza jest ciągnięta przez kabel.
Center pivotEdit
Centralne nawadnianie pionowe jest formą nawadniania zraszającego wykorzystującą kilka segmentów rur (zwykle ze stali ocynkowanej lub aluminium) połączonych ze sobą i wspartych kratownicami, zamontowanych na wieżach kołowych ze zraszaczami rozmieszczonymi wzdłuż ich długości.System porusza się w schemacie kołowym i jest zasilany wodą z punktu obrotu w centrum łuku. Systemy te znajdują się i są wykorzystywane we wszystkich częściach świata i pozwalają na nawadnianie wszystkich rodzajów terenu. Nowsze systemy mają zraszacze kropelkowe, jak pokazano na poniższym zdjęciu.
Od 2017 r. większość systemów centralnego czopu ma krople zwisające z rury w kształcie litery U przymocowanej na szczycie rury z głowicami zraszaczy, które są umieszczone kilka stóp (najwyżej) nad uprawą, ograniczając w ten sposób straty ewaporacyjne. Krople mogą być również stosowane z wleczonymi wężami lub bańkami, które umieszczają wodę bezpośrednio na ziemi między uprawami. Uprawy są często sadzone w okręgu, aby dostosować się do centralnego punktu obrotu. Ten typ systemu znany jest pod nazwą LEPA (Low Energy Precision Application). Pierwotnie większość siewników punktowych była napędzana wodą. Zostały one zastąpione przez systemy hydrauliczne (T-L Irrigation) i systemy napędzane silnikami elektrycznymi (Reinke, Valley, Zimmatic). Wiele nowoczesnych czopów posiada urządzenia GPS.
Nawadnianie przez ruch boczny (wałek boczny, linia koła, wheelmove)Edycja
Seria rur, każda z kołem o średnicy około 1,5 m przymocowanym na stałe do jej środkowego punktu i zraszaczami na całej długości, są połączone razem. Woda jest dostarczana z jednego końca za pomocą dużego węża. Po wystarczającym nawodnieniu jednego pasa pola, wąż jest odłączany, woda jest spuszczana z systemu, a zespół jest przetaczany ręcznie lub za pomocą specjalnie skonstruowanego mechanizmu, tak aby zraszacze zostały przeniesione w inne miejsce na polu. Wąż jest ponownie podłączony. Proces ten jest powtarzany w sposób ciągły, aż całe pole zostanie nawodnione.
System ten jest tańszy w instalacji niż centralny system obrotowy, ale znacznie bardziej pracochłonny w obsłudze – nie przemieszcza się automatycznie po polu: aplikuje wodę w nieruchomym pasie, musi zostać opróżniony, a następnie przetoczony do nowego pasa. W większości systemów stosuje się rury aluminiowe o średnicy 100 lub 130 mm (4 lub 5 cali). Rura służy zarówno do transportu wody, jak i jako oś do obracania wszystkich kół. System napędowy (często znajdujący się w pobliżu środka linii kół) obraca zaciśnięte razem odcinki rur jako pojedynczą oś, obracając całą linię kół. Ręczna regulacja pozycji poszczególnych kół może być konieczne, jeśli system staje się misaligned.
Systemy linii koła są ograniczone w ilości wody mogą przenosić, i ograniczone w wysokości upraw, które mogą być nawadniane. Jedną z użytecznych cech systemu lateral move jest to, że składa się z sekcji, które mogą być łatwo odłączone, dostosowując się do kształtu pola, jak linia jest przenoszona. Są one najczęściej używane do małych, prostoliniowych lub dziwnie ukształtowanych pól, pagórkowatych lub górzystych regionach, lub w regionach, gdzie praca jest niedroga.
Systemy zraszaczy trawnikowychEdit
System zraszaczy trawnikowych jest zainstalowany na stałe, w przeciwieństwie do zraszaczy wężowych, które są przenośne. Systemy zraszaczy są instalowane na trawnikach mieszkalnych, w krajobrazie komercyjnym, w kościołach i szkołach, w parkach publicznych i na cmentarzach oraz na polach golfowych. Większość elementów tych systemów nawadniających są ukryte pod ziemią, ponieważ estetyka jest ważna w krajobrazie. Typowy system zraszania trawnika będzie składał się z jednej lub więcej stref, ograniczonych w wielkości przez pojemność źródła wody. Każda strefa będzie obejmować wyznaczoną część krajobrazu. Sekcje krajobrazu będą zazwyczaj podzielone według mikroklimatu, rodzaju materiału roślinnego i rodzaju sprzętu do nawadniania. System nawadniania krajobrazu może również zawierać strefy zawierające nawadnianie kroplowe, pęcherzyki, lub inne rodzaje sprzętu oprócz sprinklers.
Although ręczne systemy są nadal używane, większość systemów zraszaczy trawnika mogą być obsługiwane automatycznie za pomocą sterownika nawadniania, czasami nazywany zegar lub timer. Większość systemów automatycznych zatrudniają elektryczne zawory elektromagnetyczne. Każda strefa ma jeden lub więcej z tych zaworów, które są podłączone do sterownika. Kiedy sterownik wysyła moc do zaworu, zawór otwiera się, pozwalając na przepływ wody do zraszaczy w tej strefie.
Są dwa główne typy zraszaczy używanych w nawadnianiu trawników, pop-up głowy spray i wirniki. Głowice zraszające mają stały strumień, natomiast rotory mają jeden lub więcej strumieni, które się obracają. Głowice natryskowe są używane do pokrycia mniejszych obszarów, podczas gdy rotory są używane do większych obszarów. Rotory na polach golfowych są czasami tak duże, że pojedynczy zraszacz jest łączony z zaworem i nazywany „zaworem w głowicy”. W przypadku stosowania na obszarach trawiastych zraszacze są instalowane tak, aby górna część głowicy znajdowała się równo z powierzchnią ziemi. Gdy system jest pod ciśnieniem, głowica wyskoczy z ziemi i podleje żądany obszar, aż zawór zamknie się i wyłączy tę strefę. Gdy w linii bocznej nie będzie już ciśnienia, głowica zraszacza schowa się z powrotem do ziemi. W przypadku rabat kwiatowych lub krzewów, zraszacze mogą być montowane na pionach naziemnych lub nawet wyższe zraszacze wynurzalne mogą być używane i instalowane równo z powierzchnią ziemi, jak w przypadku trawnika.
Zraszacze końcowe
Istnieje wiele rodzajów zraszaczy końcowych. Wiele z nich to mniejsze wersje większych zraszaczy rolniczych i krajobrazowych, dostosowane do pracy z typowym wężem ogrodowym. Niektóre mają kolczastą podstawę pozwalającą na tymczasowe wbicie ich w ziemię, podczas gdy inne mają podstawę w kształcie sań zaprojektowaną do ciągnięcia podczas podłączania do węża.
PodlewanieEdit
Podlewanie było używane przez wiele lat w uprawach polowych na obszarach o wysokim poziomie wód gruntowych. Jest to metoda sztucznego podnoszenia lustra wody w celu umożliwienia nawilżania gleby od dołu do strefy korzeniowej roślin. Często systemy te lokalizowane są na trwałych użytkach zielonych na nizinach lub w dolinach rzek i połączone z infrastrukturą melioracyjną. System pompowni, kanałów, jazów i zasuw pozwala na podniesienie lub obniżenie poziomu wody w sieci rowów, a tym samym kontrolę zwierciadła wody.
Subirrygacja jest również stosowana w komercyjnej produkcji szklarniowej, zazwyczaj dla roślin doniczkowych. Woda jest dostarczana od dołu, wchłaniana przez górę, a nadmiar zbierany do recyklingu. Zazwyczaj roztwór wody i składników odżywczych zalewa pojemnik lub przepływa przez koryto przez krótki okres czasu, 10-20 minut, a następnie jest pompowany z powrotem do zbiornika w celu ponownego użycia. Nawadnianie podpowierzchniowe w szklarniach wymaga dość skomplikowanego, drogiego sprzętu i zarządzania. Zalety to oszczędność wody i składników odżywczych oraz oszczędność pracy dzięki mniejszej konserwacji i automatyzacji systemu. Jest to podobne w zasadzie i działania do podpowierzchniowego nawadniania basenu.
Innym rodzajem nawadniania podpowierzchniowego jest samonawadniający pojemnik, znany również jako podnawadniany sadzarka. Składa się on z sadzarki zawieszonej nad zbiornikiem z pewnym rodzajem materiału odprowadzającego wodę, takiego jak lina poliestrowa. Woda jest zasysana do knota poprzez działanie kapilarne. Podobną techniką jest łoże wickingowe; ono również wykorzystuje działanie kapilarne.
Podpowierzchniowe nawadnianie tekstylneEdit
Podpowierzchniowe nawadnianie tekstylne (SSTI) to technologia zaprojektowana specjalnie do nawadniania podpowierzchniowego we wszystkich strukturach gleby od piasków pustynnych do ciężkich glin. Typowy podpowierzchniowy system nawadniania tekstylnego składa się z nieprzepuszczalnej warstwy bazowej (zwykle polietylenowej lub polipropylenowej), linii kroplującej biegnącej wzdłuż tej bazy, warstwy geowłókniny na górze linii kroplującej i wreszcie wąskiej nieprzepuszczalnej warstwy na górze geowłókniny (patrz schemat). W przeciwieństwie do standardowego nawadniania kropelkowego, rozstaw emiterów w rurze kroplującej nie jest krytyczny, ponieważ geowłóknina przenosi wodę wzdłuż tkaniny w odległości do 2 m od kroplownika. Warstwa nieprzepuszczalna skutecznie tworzy sztuczne lustro wody.