Капельное орошение или капельное орошение — это тип системы микроорошения , которая может экономить воду и питательные вещества, позволяя воде медленно капать к корням растений либо над поверхностью почвы, либо заглубленно под поверхностью. Цель состоит в том, чтобы поместить воду непосредственно в корневую зону и минимизировать испарение. Системы капельного орошения распределяют воду через сеть клапанов , труб, трубок и эмиттеров. 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 спринклерное орошение.
Примитивное капельное орошение использовалось с древних времен. Фань Шэнчжи Шу , написанная в Китае в первом веке до нашей эры , описывает использование закопанных неглазурованных глиняных горшков, наполненных водой, иногда называемых Оллас , в качестве средства орошения. [1] [2]
Современное капельное орошение начало свое развитие в Германии в 1860 году, когда исследователи начали экспериментировать с подземным орошением с использованием глиняных труб для создания комбинированных ирригационных и дренажных систем. [3]
Позже, в 1920-х годах, исследования были расширены и теперь включают применение систем перфорированных труб. [4]
Использование пластика для удержания и распределения воды при капельном орошении позже было разработано в Австралии Ханнисом Тиллом. [4]
Использование пластикового эмиттера в капельном орошении было разработано в Израиле Симхой Блассом и его сыном Йешаягу. [5] Вместо того, чтобы выпускать воду через крошечные отверстия, которые легко блокируются крошечными частицами, вода высвобождалась через более крупные и длинные проходы за счет трения, замедляющего движение воды внутри пластикового эмиттера. Первая экспериментальная система этого типа была создана в 1959 году Блассом, который позже (1964 год) в партнерстве с кибуцем Хацерим создал ирригационную компанию под названием Netafim . Вместе они разработали и запатентовали первый практичный эмиттер для поверхностного капельного орошения. [3] [4]
Гольдберг и Шмуэли (1970) [6] разработали значительное усовершенствование: «в пустыне Арава на юге Израиля [Шмуэли] продемонстрировали, что система капельного орошения, установленная на поверхности почвы, работает исключительно хорошо при выращивании овощных культур даже при использовании соленой воды ( Эльфвинг, 1989). Система... отвечала за озеленение ранее непродуктивной окружающей среды». [7]
Замена подземной системы наземной решила проблему засорения подземной системы. Их усовершенствование преобладало: «Капельное орошение в настоящее время является наиболее эффективным способом подачи воды на сельскохозяйственные культуры (Pathak et al. 2009; Goyal 2012)... Существует два варианта технологии: поверхностный и подземный. Наиболее распространенным является поверхностный капельный полив. , впервые разработанный в Израиле (Гольдберг и Шмуэли, 1970)... В связи с необходимостью повышения эффективности орошения как меры устойчивого использования водных ресурсов, существует широкий интерес к капельному орошению (Scanlon et al. 2012; Steward et al. . 2013; Schaible and Aillery 2017) и отмечен многочисленными исследованиями по оценке его эффективности при выращивании нескольких сельскохозяйственных культур». [8]
В США первая капельная лента под названием Dew Hose была разработана Ричардом Чапином из Chapin Watermatics в начале 1960-х годов. [9] [10] Эволюцией капельной ленты, которая привела к принятию и использованию капельной ленты в больших масштабах, стало появление T-Tape в 1987 году компанией Plastro Irrigation , которая имела первый щелевой выпуск и ламинарный канал потока, который позже превратился в канал регулирования турбулентного потока. Chapin Watermatics была приобретена компанией Jain Irrigation в 2006 году и находится в составе ее дочерней компании в США Jain Irrigation Inc, США. [11] [12] [13]
Впервые введенная в Калифорнии в конце 1960-х годов, к 1988 году эту систему использовали только 5% орошаемых земель. К 2010 году эту систему использовали 40% орошаемых земель в Калифорнии. [14]
Струйное кольцо — это круглое устройство, которое равномерно распределяет воду вокруг основания дерева или кустарника. Подключаемые к водопроводу с помощью садового шланга или переходного фитинга для трубок, кольца для струйки могут быть интегрированы в ирригационную сеть, которая одновременно поливает множество растений. Регулируя поток воды через капельное кольцо, можно насыщать почву со скоростью, позволяющей экономить воду за счет минимизации ненужного поверхностного стока и потерь из-за испарения. [ нужна цитата ]
Современное капельное орошение, пожалуй, стало самой ценной в мире инновацией в сельском хозяйстве с момента изобретения в 1930-х годах ударного спринклера , который предложил первую практическую альтернативу поверхностному орошению.
Тщательное изучение всех соответствующих факторов, таких как топография земли, почва, вода, сельскохозяйственные культуры и агроклиматические условия, необходимо для определения наиболее подходящей системы капельного орошения и компонентов, которые будут использоваться в конкретной установке.
Для капельного орошения также могут использоваться устройства, называемые микрораспылительными головками, которые распыляют воду на небольшую площадь вместо капельных эмиттеров. Они обычно используются на деревьях и виноградных культурах с более широкой корневой зоной.
При подземном капельном орошении (SDI) используется постоянно или временно закопанная капельная линия или капельная лента, расположенная у корней растений или под ними. Он становится популярным для орошения пропашных культур, особенно в районах, где запасы воды ограничены или для орошения используется оборотная вода.
По состоянию на 2012 год Китай и Индия были самыми быстрорастущими странами в области капельного и другого микроорошения, в то время как во всем мире эти технологии использовались более чем на десяти миллионах гектаров. [15] Тем не менее, это составляет менее 4 процентов орошаемых земель в мире. [15] В том году израильская компания Netafim стала лидером мирового рынка (эту позицию она сохранила и в 2018 году [16] ), а индийская Jain Irrigation стала второй по величине компанией в области микроирригации. [15] В 2017 году Rivulis купила Eurodrip и стала вторым по величине производителем ирригационных систем в мире. [17]
_2005-12-04.JPG/1280px-Dianthus_caryophyllus_Colori_Joy_(p)_2005-12-04.JPG)
Компоненты, используемые в капельном орошении (перечислены в порядке источника воды), включают:
В системах капельного орошения насос и клапаны могут управляться вручную или автоматически с помощью контроллера .
В большинстве крупных систем капельного орошения используются фильтры того или иного типа для предотвращения засорения пути потока небольшого эмиттера мелкими водными частицами. Новые технологии сейчас [ когда? ] предлагаются, которые минимизируют 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 предоставляют никаких гарантий, если это не будет сделано. Настоятельно рекомендуется использовать фильтры последней линии непосредственно перед трубой окончательной подачи в дополнение к любой другой системе фильтрации из-за осаждения мелких частиц и случайного попадания частиц в промежуточные линии.
Капельное и подпочвенное капельное орошение применяется практически исключительно при использовании оборотных городских сточных вод. Правила обычно не разрешают распылять воду через воздух, который не полностью очищен до стандартов питьевой воды.
Из-за способа подачи воды в капельной системе традиционное поверхностное внесение удобрений с замедленным высвобождением иногда оказывается неэффективным, поэтому капельные системы часто смешивают жидкие удобрения с поливной водой. Это называется фертигацией ; фертигация и химигация (применение пестицидов и других химикатов для периодической очистки системы, таких как хлор или серная кислота ) используйте химические инжекторы, такие как диафрагменные насосы , поршневые насосы или аспираторы . Химикаты можно добавлять постоянно, во время орошения системы или через определенные промежутки времени. Экономия удобрений достигает 95%, как сообщается в результате недавних полевых испытаний в университете с использованием капельного фертигации и медленной подачи воды по сравнению с подачей по времени и орошением с помощью микрораспылительных головок.
Правильно спроектированное, установленное и управляемое капельное орошение может помочь добиться экономии воды за счет уменьшения испарения и глубокого дренажа по сравнению с другими типами орошения, такими как затопление или верхние разбрызгиватели, поскольку вода может более точно подавать к корням растений. Кроме того, капельное введение способно устранить многие заболевания, передающиеся при контакте воды с листвой. Наконец, в регионах, где запасы воды сильно ограничены, реальной экономии воды может не быть, а просто увеличение производства при использовании того же количества воды, что и раньше. В очень засушливых регионах или на песчаных почвах предпочтительным методом является подача поливной воды как можно медленнее.
Импульсное орошение иногда используется для уменьшения количества воды, подаваемой в растение одновременно, тем самым уменьшая сток или глубокую просачивание. Импульсные системы обычно дороги и требуют тщательного обслуживания. Поэтому последние усилия производителей эмиттеров направлены на разработку новых технологий, которые обеспечивают подачу оросительной воды со сверхнизкими скоростями потока, то есть менее 1,0 л (2,1 пинты США; 1,8 английской пинты) в час. Медленная и равномерная доставка еще больше повышает эффективность использования воды без увеличения затрат и сложности оборудования для импульсной доставки.
Эмитирующая труба — это тип трубки для капельного орошения с заранее установленными на заводе эмиттерами с определенным расстоянием и расходом в час в зависимости от расстояния между культурами.
Эмиттер ограничивает прохождение через него потока воды, создавая тем самым потери напора, необходимые (в пределах атмосферного давления) для выброса воды в виде капель. Эта потеря напора достигается за счет трения/турбулентности внутри эмиттера.
Плюсами капельного орошения являются:
Недостатками капельного орошения являются:
Капельная лента — это разновидность тонкостенной капельной линии, используемой в капельном орошении. Первая капельная лента была известна как «Шланг для росы». [19]
Клейкая лента Drip Tape изготовлена из полиэтилена и продается в рулонах. Толщина стенки обычно находится в диапазоне от 0,1 до 0,6 мм (от 4 до 25 мил ). Ленты с более толстыми стенками обычно используются для постоянного подземного капельного орошения, а ленты с более тонкими стенками - для временных систем одноразового использования при выращивании ценных культур.
Вода выходит из ленты через излучатели или капельницы. Типичное расстояние между эмиттерами составляет от 150 до 610 мм (от 6 до 24 дюймов). В некоторых изделиях излучатели изготавливаются одновременно с лентой и фактически являются частью самого изделия. В других излучатели изготавливаются отдельно и устанавливаются во время производства.
Некоторое изделие представляет собой не ленту, а тонкостенную капельницу, но в просторечии оба вида изделий называются лентами. Типичные диаметры ленты составляют 16 мм ( 5/8 дюйма ), 22 мм ( 7/8 дюйма ) и 35 мм ( 1+3/8 дюйма ), причем больший диаметр чаще используется в стационарных установках с большей длиной .
Капельная лента является перерабатываемым материалом и может быть переработана в жизнеспособные пластиковые смолы для повторного использования в промышленности по производству пластмасс.
Капельное орошение используется на фермах, в коммерческих теплицах и приусадебных участках. Капельное орошение широко применяется в районах с острой нехваткой воды , особенно для сельскохозяйственных культур и деревьев, таких как кокосы , контейнерные ландшафтные деревья, виноград, бананы, ягоды , баклажаны , цитрусовые , клубника , сахарный тростник , хлопок, кукуруза и помидоры.
Комплекты капельного орошения для приусадебных участков становятся все более популярными среди домовладельцев и состоят из таймера , шланга и эмиттера. Шланги диаметром 4 мм (0,16 дюйма) используются для орошения цветочных горшков.
