Kādi zemlakšņu apūdeņošanas sistēmas nodrošina efektīvu ūdens sadali lauksaimniecībā?

Galvenie aprīkojuma tipi un to ietekme uz lauksaimniecības ūdens efektivitāti

Centra pivotēšana, lineārā pārvietošana un fiksētās sistēmas: atbilstība mērogam, reljefam un augu maiņas vajadzībām

Šodien apūdeņošanas sistēmas ir pieejamas dažādos izmēros un dizainos, no kuriem katra labāk piemērota noteikta veida laukiem un lauksaimniecības vajadzībām. Piemēram, centrālās rotācijas sistēmas – šīs lielās riņķveida sistēmas, kas rotē ap centālā torņa asi, lieliski darbojas uz plakaniem zemes gabaliem apmēram no 50 līdz 500 akriem. Tās ievērojami samazina ūdens izšķiešanu salīdzinājumā ar tradicionālajām appludināšanas metodēm, visticamāk, taupot aptuveni 30%, jo ūdens tiek vienmērīgi sadalīts zemākā spiedienā. Tad ir lineārās pārvietošanās sistēmas, kas pārvietojas forth un atpakaļ pa taisnstūra formātiem laukiem, izmantojot paralēlas sliedes. Šīs sistēmas arī diezgan labi tiek galā ar dažādiem rindu attālumiem un nelieliem kalniņiem, uzturot vienmērīgu ūdens sadali vismaz 85% no platības lielākoto laiku. Grūti pieejamiem laukumiem ar neparastu formu vai sarežģītām augu rotācijām ir piemērotas fiksētās sistēmas. Šādas pastāvīgas instalācijas ļauj lauksaimniekiem vienlaicīgi apūdēt konkrētas zonas, pat tad, ja dažādām teritorijām nepieciešams atšķirīgs mitruma daudzums. Turklāt to spēja regulēt augstumu palīdz samazināt noteces problēmas slīpos rajonos līdz pat 15%.

Smaržu Tehnoloģiju Detalizēts Aplūkojums: Ietekme, Rotācijas un Ar zobratu darbināti smidzinātāji un to ietekme uz CU, pilieniņu izmēru un vēja aiznesību

Sprostu konstrukcija ir svarīga nozīme, kā tiek sadalīts ūdens, jo tie galvenokārt regulē tādas lietas kā pilienu izmērs, enerģijas līmenis un patiesās pilienu virzieni. Ietekmes tipa lietuslāži parasti sadala ūdeni pilienos ar diametru aptuveni 1 līdz 3 milimetriem, kas diezgan labi darbojas vidēja struktūras augsnēs, jo šādas augsnes ļauj ūdenim iekļūt iekšā pietiekami labā tempā, neveidojot virspusē cietu krasu. Rotējošie vai rotatoru sprosti zemākā spiedienā rada daudz smalkāku miglu, bieži sasniedzot vienmērības koeficienta (Uniformity Coefficient) rezultātus virs 90 procentiem, kad vēja nav daudz. Tomēr, kad vējš sasniedz aptuveni 5 metrus sekundē, šie paši sprosti var zaudēt no 15 līdz 25 procentiem no ūdens daudzuma, kas aizpūstas. Pašlaik zobratu darbināmie sprosti kļūst par zelta standartu. Šie modeļi ir aprīkoti ar maziem regulējamiem atvērumiem, kas pietiekami konsekventi uztur pilienu izmēru robežās no 2 līdz 4 mm, pat tad, ja spiediens mainās. Tie spēj uzturēt CU rādītājus virs 88% dažādos vēja apstākļos un samazina iztvaikošanas zudumus aptuveni par 18% salīdzinājumā ar vecākiem sprostu modeļiem. Pareiza sprosta tipa izvēle galu galā ir atkarīga no tā, cik labi izdodas atrast kompromisu starp augsnes aizsardzību, labu ūdens uzsūkšanos un zudumu minimizēšanu atmosfērā.

Mērīšana un augstas ūdens sadalījuma vienmērības sasniegšana ar lietus sistēmām

Vienmērības koeficients (CU) un sadalījuma vienmērība (DU): praktiski orientieri lietus sistēmu veiktspējai

Veselības rādītāju analīze nav tikai par skaitļu sasniegšanu elektroniskajā tabulā, bet gan par izpratni, cik labi apūdeņošana faktiski darbojas praksē. Vienmērības koeficients jeb CU mums norāda, cik vienmērīgi ūdens tiek izplatīts pa laukiem. Kad šis skaitlis pārsniedz 85%, mēs zinām, ka sistēma lielākā daļa laika darbojas efektīvi. Tad pastāv izkliedes vienmērība (DU), kas būtiski salīdzina, cik daudz ūdens nonāk sausākajā lauka ceturksnī attiecībā pret vidējo segumu. Šis rādītājs parāda, kuros apgabalos varētu trūkt mitruma. Saskaņā ar 2023. gada Gruzijas Universitātes pētījumu, lauki ar DU rezultātiem virs 75% izšķiež aptuveni par 18 līdz 22 procentiem mazāk ūdens nekā tie ar sliktu sadali. Lai šie labie rezultāti turpinātos, zemniekiem ir jāuzrauga, ka to sprauslu spiediens rotējošajos ūdens apgādes sistēmās paliek aptuveni starp 10 un 50 psi, jāizvieto aprīkojums, ņemot vērā vēja virzienu, un regulāri jāpārbauda aizsprostošanās, kas var izjaukt visu pārējo.

Nokrišņu intensitātes optimizēšana (3–5 mm/h), lai minimizētu notekūdeņus, uzlabotu iekļūšanu augsnē un samazinātu iztvaikošanas zudumus

Ātrums, kādā ūdens nonāk uz augsni, ievērojami ietekmē tā uzvedību. Ja lietus krīt pārāk ātri, rodas noteces problēmas. Taču, ja tas krīt pārāk lēni, lielāka daļa ūdens vienkārši iztvaiko, pirms paspēj iekļūt augsnē. Vairumā augsņu apmēram 3 līdz 5 milimetri stundā tiek labi uztverti. Kad nokrišņi pārsniedz 6 mm/h, īpaši kalnainās teritorijās ar slīpumu vairāk nekā 5 procenti, pēc Alabamas kooperatīvās izplatīšanas dienesta 2023. gada pētījumiem noteces daudzums palielinās gandrīz par pusi. Otrādi — ja daudzums ir zemāks par 3 mm/h, sausās teritorijās papildus apmēram ceturtdaļa ūdens daudzuma iztvaiko gaisā. Gudrie apūdeņošanas sistēmu šīs problēmas risina, izmantojot speciālas sprauslas, kas pielāgo spiedienu atkarībā no apstākļiem tieši zem tām. Tās arī plāno apūdeņošanas laikus, pamatojoties uz faktiskajiem apstākļiem, ko mēra tieši laukā. Turklāt šīs sistēmas izsmidzina ūdeni tādos leņķos, kas samazina tā aizpūšanu. Visi šie paņēmieni kopā nodrošina, ka aptuveni 95 no katriem 100 galoniem tiek patiešām izmantoti tur, kur tie nepieciešami. Arī zemnieki ietaupa, jo katru gadu viņi iztērē aptuveni par trīsdesmit dolāriem mazāk uz akru, jo sūkņiem nav jāstrādā tik intensīvi un mazāk izskalojas barības vielas ar pārmērīgu ūdeni.

Kritiskie komponenti, kas maksimizē zemes apūdeņošanas sistēmu efektivitāti

Spiediena regulatori, precīzijas sprauslas un plūsmas regulēšanas vārsti: nodrošina vienmērīgu šķidruma padevi mainīgos apstākļos

Labas hidrauliskās precizitātes pamatā ir trīs galvenie komponenti, kas darbojas kopā: spiediena regulatori, precīzijas izsmidzinātāji un plūsmas regulēšanas vārsti. Spiediena regulatori nodrošina stabilitāti, strādājot ar augstuma izmaiņām vai neregulāru sūkņa veiktspēju, kas palīdz novērst problēmas, piemēram, zariņošanu, pārmērīgu izsmidzināšanu un tās apnicīgās nevienmērīgās lāses, kuras visi tik ļoti ienīst. Precīzijas izsmidzinātājiem ir speciāli izstrādāti plūsmas ceļi, kas rada aptuveni 1,5 līdz 3,5 mm lielas lāses. Šīs mazākās lāses labāk noturās pret vēju, ilgāk neiztvaiko un faktiski iekļūst augsnē, nevis vienkārši paliek uz tās virsmas. Plūsmas regulēšanas vārsti ļauj audzētājiem precīzi pielāgot dažādas lauka zonas — tas ir absolūti nepieciešams, kad kultūraugiem nepieciešams atšķirīgs daudzums ūdens vai kad tiek mēģināts samazināt noteces uz grūtiem augsnēm. Kad šie komponenti darbojas pareizi, tie uztur sadalījuma vienmērību virs 85%, pat ja mainās spiediens vai slīpums. Piemēram, spiedienu kompensējoši izsmidzinātāji kopā ar piemērotiem regulatoriem var samazināt plūsmas svārstības līdz mazāk par 10% kalnu rajonos. Zemnieki, kas ievieš šo sistēmu, parasti pieredz ūdens ietaupījumu no 15% līdz 30% salīdzinājumā ar vecākām sistēmām bez regulācijas. Un neaizmirstiet — regulārai apkopei ir liela nozīme: tīri filtri un neaizsērējuši izsmidzinātāji ir tas, kas ilgtermiņā nodrošina visa sistema optimālu darbību.

Gudras pārvaldības stratēģijas, lai ilgtermiņā saglabātu zemes apūdeņošanas sistēmu efektivitāti

Lai uzturētu lietus sistēmu labu darbību, nepieciešama regulāra uzmanība un kvalitatīvi dati. Mūsdienu gudrie regulatori tagad strādā kopā ar vietējiem laikapstākļu prognozēm un faktiskiem augsnes mitruma mērījumiem, automātiski mainot laistīšanas grafikus. Šādas korekcijas samazina ūdens izšķiešanu lietus laikā aptuveni par 30% un palīdz augiem saglabāt mitrumu, kad temperatūra strauji paaugstinās. Tomēr tikpat svarīga ir regulāra apkope. Ik pēc trim mēnešiem pārbaudot sprauslas, filtrus un spiediena iestatījumus, var problēmas novērst jau pirms tās kļūst nopietnas. Aizsērējuši izsmidzinātāji var būtiski ietekmēt ražas viendabīgumu, reizēm to samazinot no 15% līdz 40%. Spiediena svārstības ietekmē arī ūdens sadali. Sprinkleru loka un šķīduma modeļu koriģēšana sezonāli nodrošina, ka ūdens nonāk tieši tajās vietās, kur tas visvairāk nepieciešams, tādējādi samazinot tā daudzumu, ko aizpūš vējš. Savienojot šo ar pastāvīgiem plūsmas pārbaudēm, mēs varam izveidot reālus efektivitātes rādītājus. Tas palīdz ātri noteikt noplūdes, paredzēt potenciālas problēmas un uzturēt labu ūdens spiedienu visā audzēšanas sezonā. Zemnieki, kas pieņem šo visaptverošo stratēģiju, parasti redz savu gadskārtējo ūdens un elektroenerģijas rēķinu samazināšanos no 12% līdz 18%, vienlaikus uzturot stabili augu ražu.

BUJ

J: Kādi ir galvenie apskatītie ūdens apūdeņošanas sistēmu veidi?

A: Raksts aplūko trīs galvenos ūdens apūdeņošanas sistēmu veidus: centrālās rotācijas, lineārās pārvietošanas un fiksētās sistēmas.

J: Kā dozatoru dizains ietekmē ūdens sadalījumu?

A: Dozatoru dizains ietekmē ūdens sadalījumu, regulējot pilieniņu izmēru, enerģijas līmeni un sadalījumu. Dažādi dozatoru veidi, piemēram, impulsa, rotācijas un zobratu darbināmi apūdeņotāji, dažādi ietekmē ūdens efektivitāti un sadalījuma vienmērīgumu.

J: Kas ir sadalījuma vienmērīgums (DU) un kāpēc tas ir svarīgs?

A: DU salīdzina, cik daudz ūdens nonāk sausākajā lauka ceturtā daļā attiecībā pret vidējo apūdeņošanu. Augsts DU rādītājs norāda uz efektīvu ūdens izmantošanu, samazinot ūdens tēriņus un nodrošinot, ka augiem tiek piegādāts pietiekams daudzums ūdens.

J: Kā gudrās apūdeņošanas sistēmas var uzlabot efektivitāti?

A: Viedās apūdeņošanas sistēmas uzlabo efektivitāti, izmantojot speciālas sprauslas, kas pielāgo spiedienu atkarībā no augsnes stāvokļa, grafiku apūdeņošanas laikiem, pamatojoties uz reāllaika lauka datiem, kā arī samazinot iztvaikošanas zudumus un ūdens izšķiešanu.