Kokie purkštuvai užtikrina efektyvų vandens paskirstymą žemės ūkyje?

Pagrindiniai purkštuvų tipai ir jų poveikis žemės ūkio vandens naudojimo efektyvumui

Apskritiminiai, tiesiaeigiai judantys ir stacionarūs purkštuvų sistemos: atitinkantys plotą, reljefą ir pasėlių kaitos poreikius

Šiandien purskimo sistemos būna įvairiausių dydžių ir konstrukcijų, kiekviena tinkama tam tikrų tipų laukams ir žemės ūkio poreikiams. Paimkime centrinio sukimosi sistemas – šias didelės apskritos formos sistemas, kurios sukasi aplink centrinę koloną; jos puikiai veikia lygiose teritorijose, apimantis maždaug nuo 50 iki 500 akrų. Jos žymiai sumažina vandens švaistymąsi palyginti su senomis užliejimo metodikomis – tikriausiai sutaupydamos apie 30 %, nes vandenį tolygiai paskirsto esant žemesniam slėgiui. Tada yra tiesiaeigės judančios sistemos, kurios juda pirmyn atgal per stačiakampius laukus naudodamos lygiagrečias trašas. Jos taip pat gerai susitvarko su skirtingais eilučių tarpais ir nedideliais šlaitais, daugumą laiko išlaikydamos pastovų vandens paskirstymą daugiau kaip 85 % ploto. Sudėtingoms vietovėms, turinčioms netaisyklingas formas ar sudėtingas pasėlių kaitas, tinka stacionariosios sistemos. Šios nuolatinės instaliacijos leidžia ūkininkams vienu metu laistyti specifines zonas, net jei skirtingoms teritorijoms reikia skirtingo drėgmės kiekio. Be to, jų gebėjimas reguliuoti aukštį padeda sumažinti nuotėkio problemas šlaituose, kurių nuolydis siekia iki 15 %.

Sklendės technologijos išsamiai: poveikis, rotaciniai ir krumpliaračiais varomi laistymo purkštuvai bei jų poveikis CU, lašo dydžiui ir vėjo nešimui

Siaurų konstrukcija lemia didelę reikšmę vandens paskirstymui, nes jos kontroliuoja tokias savybes kaip lašelio dydis, energijos lygis ir tai, kur tiksliai šie lašai patenka. Smūginiai purkštuvai paprastai skaido vandenį į apie 1–3 milimetrų skersmens lašus, kas gana gerai veikia dirvoje su vidutinio tankumo struktūra, kadangi tokia dirva leidžia vandeniui gerai įsigeriauti be paviršiuje susidarančios plutos. Sukamieji arba rotaciniai antgaliai žemesniu slėgiu sukuria žymiai smulkesnį miglos sluoksnį ir dažnai pasiekia daugiau nei 90 procentų tolygumo koeficientą, kai vėjas silpnas. Tačiau esant vėjui apie 5 metrus per sekundę, šie patys antgaliai gali prarasti nuo 15 iki 25 procentų vandens dėl jo nupūtimo. Šiuolaikinės movos su pavaromis dabar laikomos tam tikru aukso standartu. Šiuose modeliuose yra mažos reguliuojamos angos, kurios stovdamos slėgio pokyčiams išlaiko lašelių dydį stabiliai tarp 2 ir 4 mm. Jos išlaiko tolygumo koeficientą aukščiau 88 % įvairiomis vėjo sąlygomis ir sumažina garavimo praradimus apie 18 procentų, palyginti su senesniais antgalių dizainais. Tinkamo antgalio tipo pasirinkimas iš esmės priklauso nuo balansavimo tarp dirvos apsaugos, gero vandens įsigeriajimo ir vandens praradimų atmosferoje mažinimo.

Matavimas ir aukštas vandens pasiskirstymo tolygumas su laistymo purkštuvais

Tolygumo koeficientas (CU) ir pasiskirstymo tolygumas (DU): praktiniai etalonai laistymo purkštuvų našumui

Žiūrėdami į vienodumo rodiklius, mes galvojame ne tik apie skaičius elektroninėje lentelėje, bet ir apie tai, kaip iš tiesų veikia laistymas praktikoje. Vienodumo koeficientas (CU) parodo, kiek nuosekliai vanduo paskirstomas per visą lauką. Kai šis skaičius viršija 85 %, žinome, kad sistema dažniausiai veikia efektyviai. Taip pat yra paskirstymo vienodumas (DU), kuris esminiai palygina, kiek vandens pasiekia sausiausią lauko ketvirtį, palyginti su vidutiniu padengimu. Šis rodiklis rodo, kuriose vietose drėgmės gali būti per mažai. Pagal 2023 m. Džordžijos universiteto tyrimus, laukai, kurių DU rodiklis viršija 75 %, švaisto apie 18–22 procentais mažiau vandens nei tie, kurių paskirstymas prastas. Norint išlaikyti gerus rezultatus, ūkininkams reikia stebėti, kad sprošklių slėgis rotaciniuose purkštuvuose būtų tarp 10 ir 50 psi, įrangą derinti atsižvelgiant į vėjo kryptį ir reguliariai tikrinti, ar nėra užsikimšimų, kurie gali viską sutrikdyti.

Optimizuojant kritulių normą (3–5 mm/val.), kad būtų sumažintas nuotėkis, pagerintas prasiskverbimas ir sumažintos evapoliacijos nuostoliai

Vandens kritimo ant dirvožemio greitis labai skiriasi priklausomai nuo to, kaip jis elgiasi. Jei lietus lyja per greitai, atsiranda nuotėkio problemų. Tačiau jei jis krenta per lėtai, daugiau vandens tiesiog išgaruoja, nespėjus įsiskverbti. Dauguma dirvožemių gerai išlaiko apie 3–5 milimetrus per valandą. Kai krituliai viršija 6 mm/val., ypač kalnuose, kurių nuolydis didesnis nei 5 procentai, nuotėkis padidėja beveik perpus, tai parodė 2023 m. Alabama Cooperative Extension tyrimai. Kita vertus, bet koks kiekis žemiau 3 mm/val. sausose vietovėse reiškia, kad apie ketvirtadalį daugiau vandens dingo į orą. Protingos laistymo sistemos šias problemas sprendžia naudodamos specialius purkštuvus, kurie reguliuoja slėgį priklausomai nuo to, kas vyksta po jais esančiame paviršiuje. Jos taip pat planuoja laistymo laiką pagal faktines sąlygas, kurias matuoja tiesiog laukuose. Be to, šios sistemos purkšta vandenį kampu, kuris neleidžia jam tiek daug pūsti šalin. Visi šie metodai veikia kartu, kad užtikrintų, jog kiekvieniems 100 galonų tikrai būtų panaudota apie 95 ten, kur reikia. Ūkininkai taip pat sutaupo pinigų, nes jie kasmet sutaupo maždaug trisdešimt dolerių kiekvienam akrui, kadangi jiems nereikia tiek dažnai paleisti siurblių ir mažiau maistinių medžiagų nuplaunama pertekline vandeniu.

Svarbiausi komponentai, kurie maksimaliai padidina lašelinio drėkinimo sistemos veiksmingumą

Slėgio reguliatoriai, tikslūs purkštuvai ir srauto valdymo vožtuvai: užtikrina nuoseklų naudojimą kintamomis sąlygomis

Geros hidraulinės tikslumo priemonės širdis yra trijose pagrindinėse dalyse, veikiančiose kartu: slėgio reguliatoriuose, tikslumo purkštuvuose ir srauto valdymo vožtuvuose. Slėgio reguliatoriai palaiko stabilumą susiduriant su aukščio pokyčiais ar nestabiliu siurblio veikimu, kas padeda išvengti tokių problemų kaip apsilašinimas, perdidelis purškimas ir tie erzinantys nelygūs lašai, kurių visi nekenčia. Tikslumo purkštuvai turi ypatingai suprojektuotus srauto kanalus, kurie sukuria lašus apie 1,5–3,5 mm dydžio. Šie mažesni lašai geriau atsparūs vėjui, ne taip greitai išgaruoja ir iš tikrųjų įsigeria į dirvą, o ne tiesiog sėdi ant jos paviršiaus. Srauto valdymo vožtuvai leidžia ūkininkams tiksliai reguliuoti skirtingas laukų dalis – tai būtina, kai kultūroms reikia skirtingo kiekio vandens arba kai bandoma sumažinti nutekėjimą sunkiose dirvose. Kai šios dalys veikia kaip numatyta, jos palaiko pasiskirstymo vientisumą aukščiau 85 %, net jei kinta slėgis ar nuolydžiai. Paimkime, pavyzdžiui, slėgį kompensuojančius purkštuvus kartu su tinkamais reguliatoriais – jie gali sumažinti srauto svyravimus iki mažiau nei 10 % kalvotuose plotuose. Ūkininkai, naudojantys tokią sistemą, paprastai sutaupo nuo 15 % iki 30 % vandens, palyginti su senesnėmis sistemomis be reguliavimo. Ir nepamirškite – reguliarus aptarnavimas taip pat labai svarbus: švarūs filtrai ir neužsikimšę purkštuvai užtikrina, kad visa sistema ilgą laiką veiktų geriausiai.

Protingos valdymo strategijos, užtikrinančios ilgalaikį purkštukų veiksmingumą

Norint, kad laistymo sistemos gerai veiktų, reikia jų reguliariai prižiūrėti ir remtis kokybiškais duomenimis. Šiuolaikiniai išmanieji valdikliai dabar naudoja vietos prognozes ir faktinius dirvožemio drėgmės matavimus, kad automatiškai keistų laistymo tvarkaraštį. Tokios korekcijos sumažina vandens švaistymą per lietų apie 30 % ir padeda augalams išlaikyti pakankamą drėgmę, kai temperatūra staigiai pakyla. Tačiau tokia pat svarbi yra ir reguliari priežiūra. Kas tris mėnesius tikrinant purkštuvus, filtrus ir slėgio nustatymus galima aptikti problemas dar nepasireiškus rimtesniems gedimams. Užsikimšę tiekėjai gali labai pakenkti derliaus vienodumui, kartais jį sumažindami nuo 15 % iki 40 %. Slėgio svyravimai taip pat trikdo vandens paskirstymą. Keičiant laistymo lankus ir purkštuvų modelius sezonuose užtikrinama, kad vanduo pasiektų ten, kur jo labiausiai reikia, o tai sumažina vėjo nupučiamą vandens kiekį. Papildžius visa tai nuolatiniais srauto tikrinimais, pradedame kurti tikras efektyvumo bazes. Tai padeda greitai aptikti nutekėjimus, numatyti galimas problemas ir išlaikyti tinkamą vandens slėgį visą auginimo sezoną. Ūkininkai, kurie taiko tokią visapusišką strategiją, paprastai pastebi, kad jų metinės vandens ir elektros sąnaudos sumažėja nuo 12 % iki 18 %, išlaikant stabilų derliaus kiekį.

DUK

K: Kokie pagrindiniai laistymo sistemų tipai aptariami?

A: Straipsnyje aptariami trys pagrindiniai laistymo sistemų tipai: centrinio sukimosi, tiesiaeigės judėjimo ir stacionariosios sistemos.

K: Kaip antgalio konstrukcija veikia vandens paskirstymą?

A: Antgalių konstrukcija veikia vandens paskirstymą reguliuodama lašelio dydį, energijos lygmenis ir paskirstymą. Skirtingi antgaliai, tokie kaip smūginiai, rotaciniai ir pavariniai laistymo įrenginiai, skirtingai veikia vandens naudojimo efektyvumą ir paskirstymo tolygumą.

K: Kas yra paskirstymo tolygumas (DU) ir kodėl jis svarbus?

A: DU palygina, kiek vandens pasiekia sausiausią lauko ketvirtį, su vidutiniu padengimu. Aukštas DU rodiklis rodo efektyvų vandens naudojimą, mažina vandens švaistymą ir užtikrina, kad pasėliai gautų pakankamai vandens.

K: Kaip protingos laistymo sistemos gali padidinti efektyvumą?

A: Protingos laistymo sistemos padidina efektyvumą naudodamos specialias sproškles, kurios koreguoja slėgį priklausomai nuo dirvožemio sąlygų, planuoja laistymo laiką remdamasi tikro laiko duomenimis iš lauko ir sumažina garavimo nuostolius bei vandens švaistymą.