Droppbevattning - Drip irrigation

Öppen tryckkompenserad dropp

Droppbevattning eller droppbevattning är en typ av mikrobevattningssystem som har potential att spara vatten och näringsämnen genom att låta vatten droppa långsamt till växternas rötter, antingen ovanför markytan eller begravd under ytan. Målet är att placera vatten direkt i rotzonen och minimera avdunstning. Droppbevattningssystem distribuerar vatten genom ett nätverk av ventiler , rör, slangar och utsläpp . Beroende på hur väl utformat, installerat, underhållet och manövrerat det är, kan ett droppbevattningssystem vara mer effektivt än andra typer av bevattningssystem, till exempel ytbevattning eller sprinklerbevattning.

Historia

Gamla Kina

Primitiv droppbevattning har använts sedan antiken. Fan Shengzhi shu , skriven i Kina under det första århundradet f.Kr. , beskriver användningen av begravda, oglaserade lerkrukor fyllda med vatten, ibland kallade Ollas , som ett bevattningsmedel.

Modern utveckling

Tyskland: rör under mark

Modern droppbevattning började sin utveckling i Tyskland 1860 när forskare började experimentera med bevattning under marken med hjälp av lerör för att skapa kombinationsbevattning och dräneringssystem.

Perforerat rör

Forskningen utökades senare på 1920 -talet till att inkludera tillämpning av perforerade rörsystem.

Australien: användning av plast

Användningen av plast för att hålla och distribuera vatten vid droppbevattning utvecklades senare i Australien av Hannis Thill.

Israel: plastsändare

Användning av en plastsändare vid droppbevattning utvecklades i Israel av Simcha Blass och hans son Yeshayahu. Istället för att släppa ut vatten genom små hål som lätt blockeras av små partiklar, släpptes vatten genom större och längre passager genom att använda friktion för att sakta ner vatten inuti en plastsändare. Det första experimentella systemet av denna typ etablerades 1959 av Blass, som senare (1964) samarbetade med Kibbutz Hatzerim för att skapa ett bevattningsföretag som heter Netafim . Tillsammans utvecklade och patenterade de den första praktiska ytdroppbevattningssändaren.

USA: dropptejp

I USA utvecklades den första dropptejpen , kallad Dew Hose , av Richard Chapin från Chapin Watermatics i början av 1960 -talet. Utvecklingen av dropptejp som gjorde att dropptejp antogs och användes i stor skala var introduktionen av T-tejp 1987 av Plastro Irrigation , som hade det första slitsutloppet och ett laminärt flödesspår som senare utvecklades till ett turbulent flödesreglerande flödesspår . Chapin Watermatics förvärvades av Jain Irrigation 2006 och är inrymt under sitt amerikanska dotterbolag Jain Irrigation Inc, USA.

Första gången den introducerades i Kalifornien i slutet av 1960 -talet använde endast 5% av den bevattnade marken detta system 1988. År 2010 använde 40% av den bevattnade marken i Kalifornien detta system.

Ringring

En ringring är en cirkulär anordning som fördelar vatten jämnt runt basen av ett träd eller en buske. Anslutna till en vattentillförsel med en trädgårdsslang eller slangadapterbeslag, kan sippringar integreras i ett bevattningsnätverk som vattnar många växter samtidigt. Genom att reglera vattenflödet genom ringledningsringen kan jorden mättas med en hastighet som sparar vatten genom att minimera slöseri med ytavrinning och förluster på grund av avdunstning.

Betydelse

Modern droppbevattning har utan tvekan blivit världens mest uppskattade innovation inom jordbruket sedan uppfinningen på 1930 -talet av slagsprinklern , som erbjöd det första praktiska alternativet till ytbevattning.

Aktuell utveckling

Noggrann undersökning av alla relevanta faktorer som landstopografi , jord, vatten, grödor och agroklimatiska förhållanden behövs för att bestämma det mest lämpliga droppbevattningssystemet och komponenterna som ska användas i en specifik installation.

Mikrosprayhuvuden

Droppbevattning kan också använda enheter som kallas mikrosprayhuvuden, som sprutar vatten i ett litet område, istället för att droppa avgivare. Dessa används vanligtvis på träd- och vinstockar med bredare rotzoner.

Droppbevattning under ytan

Underjord droppbevattning (SDI) använder permanent eller tillfälligt begravd dropplinje eller dropptejp som ligger vid eller under växtrötterna. Det blir populärt för bevattning av radgrödor, särskilt i områden där vattentillförseln är begränsad, eller om återvunnet vatten används för bevattning.

Global räckvidd och marknadsledare

Från och med 2012 var Kina och Indien de snabbast expanderande länderna inom dropp- eller annan mikrobevattning, medan mer än tio miljoner hektar världen över använde denna teknik. Ändå uppgick detta till mindre än 4 procent av världens bevattnade mark. Det året var Israels Netafim den globala marknadsledaren (en position som den höll under 2018), med Indiens Jain Irrigation som det näst största mikrobevattningsföretaget. 2017 Rivulis köpte Eurodrip och blev världens näst största bevattningssystem tillverkare.

Komponenter och drift

Droppbevattningssystemets layout och dess delar
Vattenfördelning vid droppbevattning under ytan
Plantskolblommor vattnade med droppbevattning i Israel
Trädgårdsdroppsändare i en kruka

Komponenter som används vid droppbevattning (listade i ordning från vattenkälla) inkluderar:

  • Pumpa eller tryckvattenkälla
  • Vattenfilter eller filtreringssystem: sandavskiljare, befruktningssystem ( Venturi -injektor ) och kemiutrustning (tillval)
  • Backtvättskontroll ( enhet för förebyggande av återflöde )
  • Tryckreglerventil ( tryckregulator )
  • Distributionsledningar (huvudrör med större diameter, kanske sekundära mindre, rördelar)
  • Handmanövrerade, elektroniska eller hydrauliska reglerventiler och säkerhetsventiler
  • Polyetenrör med mindre diameter (kallas ofta "lateraler")
  • Polybeslag och tillbehör (för att göra anslutningar)
  • Utsläppsanordningar vid växter (sändare eller droppare, mikrosprayhuvud, inline droppare eller inline dropprör)

I droppbevattningssystem kan pump och ventiler manövreras manuellt eller automatiskt av en styrenhet .

De flesta stora droppbevattningssystem använder någon typ av filter för att förhindra igensättning av små emitterflödesbanor av små vattenburna partiklar. Ny teknik erbjuds nu som minimerar igensättning. Vissa bostadssystem installeras utan ytterligare filter eftersom dricksvatten redan filtreras vid vattenreningsverket. Praktiskt taget alla tillverkare av droppbevattningsutrustning rekommenderar att filter används och i allmänhet inte kommer att uppfylla garantier om detta inte görs. Sista ledningsfilter strax före det slutliga tillförselröret rekommenderas starkt utöver alla andra filtreringssystem på grund av finkorniga sedimenteringar och oavsiktlig insättning av partiklar i mellanledningarna.

Dropp- och underjordisk bevattning används nästan uteslutande vid användning av återvunnet kommunalt avloppsvatten. Föreskrifter tillåter vanligtvis inte att spruta vatten genom luften som inte har behandlats helt enligt dricksvattenstandarder.

På grund av hur vattnet appliceras i ett droppsystem är traditionella ytanvändningar av gödningsmedel med tidsbegränsning ibland ineffektiva, så droppsystem blandar ofta flytande gödningsmedel med bevattningsvattnet. Detta kallas fertigering ; fertigation och kemigation (applicering av bekämpningsmedel och andra kemikalier för att regelbundet rengöra systemet, såsom klor eller svavelsyra ) använder kemiska injektorer som membranpumpar , kolvpumpar eller aspiratorer . Kemikalierna kan tillsättas ständigt när systemet bevattnar eller med jämna mellanrum. Gödningsbesparingar på upp till 95% rapporteras från de senaste universitetstesterna med droppgödning och långsam vattentillförsel jämfört med tidsutlösning och bevattning med mikrosprayhuvuden.

Korrekt utformad, installerad och hanterad droppbevattning kan hjälpa till att uppnå vattenbesparing genom att minska avdunstning och djup dränering jämfört med andra typer av bevattning, till exempel översvämning eller sprinklers ovanifrån, eftersom vatten mer exakt kan appliceras på växtrötterna. Dessutom kan dropp eliminera många sjukdomar som sprids genom vattenkontakt med lövverket. Slutligen, i regioner där vattentillförseln är kraftigt begränsad, kanske det inte finns några verkliga vattenbesparingar, utan snarare en ökning av produktionen samtidigt som du använder samma mängd vatten som tidigare. I mycket torra områden eller på sandjord är den föredragna metoden att applicera bevattningsvattnet så långsamt som möjligt.

Pulserad bevattning används ibland för att minska mängden vatten som levereras till anläggningen vid varje tillfälle, vilket minskar avrinning eller djup perkolering. Pulsade system är vanligtvis dyra och kräver omfattande underhåll. Därför är de senaste ansträngningarna från sändartillverkare inriktade på att utveckla ny teknik som levererar bevattningsvatten med extremt låga flödeshastigheter, dvs mindre än 1,0 L (2,1 US pints; 1,8 imperial pints) per timme. Långsam och jämn leverans förbättrar vattenanvändningseffektiviteten ytterligare utan att kosta och komplexa pulserad leveransutrustning.

Ett avgivande rör är en typ av droppbevattningsrör med emitter som är förinstallerade på fabriken med specifikt avstånd och flöde per timme enligt grödans avstånd.

En sändare begränsar vattenflödespassagen genom den och skapar därmed huvudförlust som krävs (i atmosfärstryck) för att avge vatten i form av droppar. Denna huvudförlust uppnås genom friktion/turbulens i sändaren.

Fördelar och nackdelar

Droppbevattning och reservdroppbevattningsrör i banangården i Chinawal , Indien
Grytbevattning med online droppare
Tryckkompenserad integrerad droppare på jordfritt medium utan växande kanaler

Fördelarna med droppbevattning är:

  • Gödsel- och näringsförlust minimeras på grund av en lokal applikation och minskad utlakning.
  • Vattenappliceringseffektiviteten är hög om den hanteras korrekt.
  • Fältutjämning är inte nödvändig.
  • Fält med oregelbundna former ryms enkelt.
  • Återvunnet, icke-drickbart vatten kan användas säkert.
  • Fukt inom rotzonen kan bibehållas vid fältkapacitet.
  • Jordtyp spelar en mindre viktig roll i bevattningsfrekvensen.
  • Jorderosion minskar.
  • Ograstillväxten minskar.
  • Vattenfördelningen är mycket enhetlig, styrs av utsignalen från varje munstycke.
  • Arbetskostnaderna är lägre än andra bevattningsmetoder.
  • Variation i tillförsel kan regleras genom att reglera ventilerna och dropparna.
  • Befruktning kan enkelt inkluderas med minimalt slöseri med gödselmedel.
  • Lövverk förblir torra, vilket minskar risken för sjukdom.
  • Används vanligtvis vid lägre tryck än andra typer av bevattning under tryck, vilket minskar energikostnaderna.

Nackdelarna med droppbevattning är:

  • Initialkostnaden kan vara mer än overheadsystem.
  • Solen kan påverka rören som används för droppbevattning, vilket förkortar deras livslängd. (Se polymernedbrytning );
  • Riskerna med att nedbryta plast påverkar markinnehållet och matgrödorna. Med många typer av plast, när solen bryter ner plasten och gör att den blir spröd, har de östrogena kemikalierna (det vill säga kemikalier som replikerar kvinnliga hormoner) som skulle få plasten att behålla flexibiliteten släppts ut i omgivningen.
  • Om vattnet inte filtreras ordentligt och utrustningen inte underhålls korrekt kan det leda till igensättning eller biostoppning .
  • För dropp under ytan kan bevattningsapparaten inte se vattnet som appliceras. Detta kan leda till att bonden antingen applicerar för mycket vatten (låg verkningsgrad) eller en otillräcklig mängd vatten, detta är särskilt vanligt för dem med mindre erfarenhet av droppbevattning.
  • Droppbevattning kan vara otillfredsställande om herbicider eller toppklädda gödningsmedel behöver sprinklerbevattning för aktivering.
  • Dropptejp orsakar extra saneringskostnader efter skörd. Användare måste planera för lindning av dropptejp, bortskaffande, återvinning eller återanvändning.
  • Slöseri med vatten, tid och skörd, om det inte installeras korrekt. Dessa system kräver noggrann undersökning av alla relevanta faktorer som landstopografi, jord, vatten, grödor och agroklimatiska förhållanden och lämplighet för droppbevattningssystem och dess komponenter.
  • I lättare jord kan dropp under ytan inte kunna blötlägga markytan för grobarhet. Kräver noggrann övervägning av installationsdjupet.
  • De flesta droppsystem är konstruerade för hög effektivitet, vilket betyder liten eller ingen lakningsfraktion. Utan tillräcklig urlakning kan salter som appliceras med bevattningsvattnet byggas upp i rotzonen, vanligtvis vid kanten av vätningsmönstret. Å andra sidan undviker droppbevattning den höga kapillärpotentialen vid traditionell ytanvänd bevattning, vilket kan dra upp saltavlagringar från avlagringar nedanför.
  • PVC -rören lider ofta av gnagerskador, vilket kräver att hela röret byts ut och ökar kostnaderna.
  • Droppbevattningssystem kan inte användas för att kontrollera skador genom nattfrost (som vid sprinklerbevattningssystem)

Dropptejp

Droppbevattning T-tejp

Dropptejp är en typ av tunnväggig dropplinje som används vid droppbevattning. Den första dropptejpen var känd som "daggslang".

Dropp tejp tejp är tillverkad av polyeten och säljs platt på hjulen. Väggtjockleken varierar vanligtvis från 0,1 till 0,6 mm (4 till 25 mils ). Tjockare murade band används vanligtvis för permanent droppbevattning under ytan och tunnare väggiga band för tillfälliga kasseringstypsystem i högvärdiga grödor.

Vatten kommer ut från tejpen genom sändare eller droppar. Det typiska emitteravståndet sträcker sig från 150 till 610 mm (6 till 24 tum). I vissa produkter tillverkas sändarna samtidigt med tejpen och bildas faktiskt som en del av själva produkten. I andra tillverkas emitterarna separat och installeras vid produktionstillfället.

Vissa produkter är inte en tejp, utan en tunnväggig dropplinje, men i populärt språk kallas båda typerna av band. Typiska tejp diametrar är fem / 8  in (16 mm), 7 / 8  in (22 mm) och en+Tre / åtta  i (35 mm), med de större diametrarna mer vanligen använda på permanenta installationer med längre körningar.

Dropptejp är ett återvinningsbart material och kan återvinnas till livskraftiga plasthartser för återanvändning inom plasttillverkningsindustrin.

Användningsområden

Bevattningsdroppar

Droppbevattning används på gårdar, kommersiella växthus och bostadsträdgårdar. Droppbevattning antas i stor utsträckning i områden med akut vattenbrist och särskilt för grödor och träd som kokosnötter , behållare i trädgården, druvor, bananer, ber , aubergine , citrus , jordgubbar , sockerrör , bomull, majs och tomater.

Droppbevattningssatser för hemträdgårdar blir alltmer populära för husägare och består av en timer , slang och emitter. Slangar med en diameter på 4 mm (0,16 tum) används för att bevattna blomkrukor.

Se även

Referenser

Vidare läsning

  • Irrigation , 5: e upplagan, Muhammad Irfan Khan Yousafzai, Claude H. Pair, redaktör, publicerad av Irrigation Association, 1983
  • Trickle Irrigation for Crop Production , FS Nakayama och DA Bucks, redaktörer, publicerad av Elsevier, 1986, ISBN  0-444-42615-9
  • S. Blass, Water in Strife and Action (hebreiska), utgiven av Massada limited, Israel, 1973
  • Underhållsmanual, publicerad av Jain Irrigation Systems, 1989
  • Drip and Micro Irrigation Design and Management for Trees, Vines, and Field Crops , 5th Edition, av Charles M. Burt och Stuart W. Styles, publicerad av Irrigation Training and Research Center (ITRC), Cal Poly, San Luis Obispo, CA 93407–0721. www.itrc.org., 2016

externa länkar