Bevattning - Irrigation

Navet i ett bevattningssystem i centrum
Läckor i mikro-bevattningsdroppledningar

Bevattning är den konstgjorda processen att applicera kontrollerade mängder vatten på land för att hjälpa till med produktion av grödor , men också för att odla landskapsväxter och gräsmattor, där det kan kallas vattning . Bevattning hjälper till att odla jordbruksgrödor, underhålla landskap och växt upp störd jord i torra områden och under perioder med mindre än genomsnittlig nederbörd. Bevattning har också andra användningsområden vid växtodling, inklusive frostskydd, undertryckande av ogräsväxt i spannmålsfält och förhindrande av jordkonsolidering . Däremot kallas jordbruk som bara förlitar sig på direkt nederbörd som regnmatat . Mikrobevattning använder mindre tryck och vattenflöde än överliggande bevattning. Droppbevattning sipprar ut vid rotzonen.

Bevattningssystem används också för kylning av boskap , dammsugning , bortskaffande av avloppsvatten och gruvdrift . Bevattning studeras ofta tillsammans med dränering , vilket är avlägsnande av yt- och under ytvatten från en given plats.

Bevattningskanal i Osmaniye , Turkiet
Sprinklerbevattning av blåbär i Plainville, New York , USA

Bevattning har varit ett centralt inslag i jordbruket i över 5000 år och är en produkt av många kulturer. Historiskt sett var det grunden för ekonomier och samhällen över hela världen, från Asien till Amerika.

Historia

Djurdriven bevattning, Övre Egypten, ca. 1846

Arkeologiska undersökningar har funnit bevis på bevattning i områden som saknar tillräcklig naturlig nederbörd för att stödja grödor för regnbaserat jordbruk . Den tidigaste kända användningen av tekniken dateras till det sjätte årtusendet före Kristus i Khuzistan i sydväst om nuvarande Iran.

Bevattning användes som ett sätt att manipulera vatten i alluviala slätterna i Indus -dalen civilisation , vars tillämpning beräknas ha börjat runt 4500 f.Kr. och drastiskt ökat storleken och välståndet i deras jordbruksboplatser. Indus dalcivilisationen utvecklat sofistikerade bevattning och vattenlagringssystem, inklusive konstgjorda reservoarer vid Girnar daterade till 3000 BCE, och en tidig kanalen bevattningssystem från c. 2600 f.Kr. Storskaligt jordbruk praktiserades, med ett omfattande nätverk av kanaler som användes för bevattning.

Bönder på den mesopotamiska slätten använde bevattning från åtminstone det tredje årtusendet före Kristus. De utvecklade flerårig bevattning , vattnade regelbundet grödor under hela växtsäsongen genom att locka vatten genom en matris av små kanaler som bildades i fältet. Forntida egyptier praktiserade bassängbevattning med hjälp av översvämning av Nilen för att översvämma tomter som hade omges av vallar. Flodvattnet kvarstod tills det bördiga sedimentet hade lagt sig innan ingenjörerna återvände överskottet till vattendraget . Det finns bevis på att den forntida egyptiska faraon Amenemhet III i den tolfte dynastin (cirka 1800 f.Kr. ) använde den naturliga sjön i Faiyum Oasis som en reservoar för att lagra överskott av vatten för användning under torra årstider. Sjön svällde årligen av översvämningen av Nilen .

Unga ingenjörer återställer och utvecklar det gamla Mughal -bevattningssystemet 1847 under regeringstiden för Mughal -kejsaren Bahadur Shah II på indiska subkontinenten

De gamla nubianerna utvecklade en form av bevattning med hjälp av en vattenhjulliknande anordning som kallas en sakia . Bevattning började i Nubia en tid mellan det tredje och andra årtusendet f.Kr. Det berodde till stor del på översvämningsvattnen som skulle rinna genom Nilen och andra floder i det som nu är Sudan.

Bevattning i Tamil Nadu, Indien

I Afrika söder om Sahara nådde bevattning till Niger-flodens kulturer och civilisationer vid det första eller andra årtusendet före Kristus och baserades på översvämningar under våtsäsongen och skörd av vatten.

Bevis på terrassbevattning förekommer i förkolumbianskt Amerika, tidigt Syrien, Indien och Kina. I Zana Valley of the Anderna i Peru , har arkeologer funnit resterna av tre bevattnings kanaler radiocarbon-daterade från 4: e årtusendet BCE , den 3: e årtusendet f.Kr. och den 9: e århundradet CE . Dessa kanaler ger det tidigaste rekordet av bevattning i den nya världen . Spår av en kanal som eventuellt härstammar från 5: e årtusendet före Kristus hittades under 4: e millenniumkanalen.

Forntida Persien (dagens Iran ) använde bevattning ända tillbaka till sjätte årtusendet före Kristus för att odla korn i områden med otillräcklig naturlig nederbörd. De Qanats , som utvecklats i det antika Persien ca 800 f.Kr., är bland de äldsta kända bevattningsmetoder fortfarande används idag. De finns nu i Asien, Mellanöstern och Nordafrika. Systemet består av ett nätverk av vertikala brunnar och försiktigt sluttande tunnlar som drivs in på klipporna och branta kullar för att tappa grundvattnet. Den Noria , ett vattenhjul med lerkrukor runt kanten drivs av flödet av strömmen (eller djur där vattenkällan var fortfarande) kom först i bruk vid denna tid bland romerska nybyggare i Nordafrika. Vid 150 f.Kr. var krukorna utrustade med ventiler för att möjliggöra mjukare fyllning när de tvingades ner i vattnet.

Sri Lanka

Bevattningsarbetena i antika Sri Lanka , de tidigaste från omkring 300 fvt under kung Pandukabhayas regering , och under kontinuerlig utveckling under de närmaste tusen åren, var ett av de mest komplexa bevattningssystemen i den antika världen. Förutom underjordiska kanaler var singaleserna de första som byggde helt konstgjorda reservoarer för att lagra vatten. Dessa reservoarer och kanalsystem användes främst för att bevattna risfält , som kräver mycket vatten för att odla. De flesta av dessa bevattningssystem finns fortfarande oskadade hittills, i Anuradhapura och Polonnaruwa , på grund av den avancerade och exakta tekniken. Systemet återställdes omfattande och förlängdes ytterligare under kung Parakrama Bahus regeringstid (1153–1186 e.Kr. ).

Kina

Inne i en karez -tunnel vid Turpan , Xinjiang , Kina

Den äldsta kända hydrauliska ingenjörer Kina var Sunshu Ao (6: e århundradet f.Kr.) av våren och hösten period och Ximen Bao (5: e århundradet f.Kr.) av krigande staternas period, som båda arbetade på stora bevattningsprojekt . I Sichuan -regionen som tillhör delstaten Qin i det antika Kina byggdes Dujiangyan bevattningssystem som utarbetats av Qin kinesiska hydrolog och bevattningsingenjör Li Bing år 256 f.Kr. för att bevattna ett stort område av jordbruksmark som idag fortfarande levererar vatten. Vid 2 -talet e.Kr., under Han -dynastin , använde kineserna också kedjepumpar som lyfte vatten från en lägre höjd till en högre. Dessa drevs med manuell fotpedal, hydrauliska vattenhjul eller roterande mekaniska hjul som drogs av oxar . Vattnet användes för offentliga arbeten och gav vatten till bostadskvarter och palats trädgårdar, men mestadels för bevattning av jordbruksmarkskanaler och kanaler på fälten.

Korea

Korea , Jang Yeong-sil , en koreansk ingenjör från Joseon-dynastin , under aktiv ledning av kungen, Sejong den store , uppfann världens första regnmätare, uryanggye ( koreanska : 우량계 ) 1441. Den installerades i bevattningstankar som en del av ett rikstäckande system för att mäta och samla nederbörd för jordbruksapplikationer. Med detta instrument kan planerare och jordbrukare bättre utnyttja informationen som samlats in i undersökningen.

Nordamerika

Bevattningsdike i Montour County , Pennsylvania , USA

Det tidigaste jordbruksbevattningskanalsystemet som är känt i området i dagens USA dateras till mellan 1200 och 800 f.Kr. och upptäcktes av Desert Archaeology, Inc. i Marana, Arizona (intill Tucson) 2009. Bevattningskanalen systemet före Hohokam -kulturen med två tusen år och tillhör en oidentifierad kultur. I Nordamerika Hohokam var den enda kulturen känd för att förlita sig på bevattningskanaler för att vattna sina grödor och deras bevattningssystem stödde den största befolkningen i sydvästra av AD 1300. Hohokam konstruerat ett sortiment av enkla kanaler i kombination med fördämningar i deras olika jordbrukssysslor. Mellan sjunde och fjortonde århundradet byggde och upprätthöll de omfattande bevattningsnätverk längs de nedre salt- och mellersta Gila -floderna som konkurrerade med komplexiteten hos dem som användes i de gamla nära östern, Egypten och Kina. Dessa konstruerades med relativt enkla grävverktyg, utan fördel av avancerad teknisk teknik, och uppnådde droppar på några meter per mil, vilket balanserade erosion och siltation. Hohokam odlade sorter av bomull, tobak, majs, bönor och squash, samt skördade ett sortiment av vilda växter. Sent i Hohokam kronologiska sekvens använde de också omfattande torrodlingssystem, främst för att odla agave för mat och fiber. Deras beroende av jordbruksstrategier baserade på kanalbevattning, avgörande i deras mindre än gästvänliga ökenmiljö och torra klimat, utgjorde grunden för landsbygdens befolkning i stabila stadskärnor.

Sydamerika

De äldsta kända bevattningskanalerna i Amerika ligger i öknen i norra Peru i Zañadalen nära byn Nanchoc . Kanalerna har varit radiocarbon dateras till åtminstone 3400 BC och möjligen lika gammal som 4700 f.Kr. Kanalerna på den tiden bevattnas grödor som jordnötter , squash , maniok , chenopods , en släkting till Quinoa , och senare majs .

Nuvarande omfattning

Andel jordbruksmark som bevattnas (2015)

År 2000 var den totala bördiga marken 2 888 000 km 2 (689 miljoner tunnland) och den var utrustad med bevattningsinfrastruktur över hela världen. Cirka 68% av detta område finns i Asien, 17% i Amerika, 9% i Europa, 5% i Afrika och 1% i Oceanien. De största sammanhängande områdena med hög bevattningstäthet finns:

  • I norra och östra Indien och Pakistan längs floderna Ganges och Indus
  • I bassängerna Hai He, Huang He och Yangtze i Kina
  • Längs Nilen i Egypten och Sudan
  • I Mississippi-Missouri flodbassäng, Southern Great Plains, och i delar av Kalifornien i USA

Mindre bevattningsområden är spridda över nästan alla befolkade delar av världen.

Vattenträdgårdar i Sigiriya , Sri Lanka

År 2012 hade området bevattnat land ökat till uppskattningsvis 3 242 917 km 2 (801 miljoner tunnland), vilket är nästan storleken på Indien. Bevattningen av 20% av jordbruksmarken står för produktionen av 40% av livsmedelsproduktionen.

Typer av bevattning

Det finns flera metoder för bevattning. De varierar i hur vattnet tillförs växterna. Målet är att applicera vattnet på plantorna så enhetligt som möjligt, så att varje växt har den mängd vatten den behöver, varken för mycket eller för lite. Bevattning kan också förstås om det är ett komplement till nederbörd som händer i många delar av världen, eller om det är " fullständig bevattning" där grödor sällan beror på något bidrag från nederbörd. Full bevattning är mindre vanligt och händer bara i torra landskap med mycket låg nederbörd eller när grödor odlas i halvtorra områden utanför regnperioder.

Ytbevattning

Ytbevattning, även känd som gravitationskontroll, är den äldsta formen av bevattning och har använts i tusentals år. I bevattningssystem för yt- ( får-, översvämnings- eller planbassäng ) rör sig vatten över jordbruksmarkens yta för att blöta det och infiltrera i marken. Vatten rör sig genom att följa gravitationen eller landets lutning. Ytbevattning kan indelas i fåror, kantband eller bevattning . Det kallas ofta översvämning när bevattningen resulterar i översvämningar eller nära översvämningar av den odlade marken. Historiskt sett har ytbevattning varit den vanligaste metoden för bevattning av jordbruksmark och används fortfarande i de flesta delar av världen.

Där vattennivåer från bevattningskällan tillåter det, styrs nivåerna av vallar, vanligtvis pluggade av mark. Detta ses ofta i terrasserade risfält (risfält), där metoden används för att översvämma eller kontrollera vattennivån i varje distinkt fält. I vissa fall pumpas eller lyfts vattnet av människa eller djur till markens nivå. Vattentillförselns effektivitet för ytbevattning är vanligtvis lägre än andra former av bevattning.

Bostads översvämning bevattning i Phoenix, Arizona, USA

Ytbevattning används till och med för att vattna landskap i vissa områden, till exempel i och runt Phoenix, Arizona . Det bevattnade området är omgivet av en berm och vattnet levereras enligt ett schema som fastställts av ett lokalt bevattningsdistrikt .

Mikrobevattning

Droppbevattning - en droppare i aktion

Mikrobevattning , ibland kallad lokaliserad bevattning , bevattning med låg volym eller vattenspolning är ett system där vatten distribueras under lågt tryck genom ett ledningsnät, i ett förutbestämt mönster, och appliceras som en liten utsläpp till varje anläggning eller intill den. Traditionell droppbevattning använder enskilda utsläpp, droppbevattning under ytan (SDI), mikrospray eller mikrosprinkler och mini-bubblare bevattning tillhör alla denna kategori av bevattningsmetoder.

Droppbevattning

Droppbevattningslayout och dess delar
Mikro-sprinkler

Droppbevattning (eller mikro) bevattning, även känd som sipprig bevattning, fungerar som namnet antyder. I detta system faller vatten droppe för droppe precis vid rotens position. Vatten levereras vid eller nära växternas rotzon , droppvis. Denna metod kan vara den mest vatteneffektiva metoden för bevattning, om den hanteras på rätt sätt minimeras avdunstning och avrinning. Fältvatteneffektivitet för droppbevattning är typiskt i området 80 till 90 procent när hanteras korrekt.

I det moderna jordbruket kombineras ofta droppbevattning med plastmassa , vilket ytterligare minskar avdunstning och är också ett sätt att leverera gödselmedel. Processen är känd som fertigation .

Djup perkolering, där vatten rör sig under rotzonen, kan uppstå om ett droppsystem används för länge eller om tillförselhastigheten är för hög. Droppbevattningsmetoder sträcker sig från mycket högteknologisk och datoriserad till lågteknologisk och arbetskrävande. Lägre vattentryck behövs vanligtvis än för de flesta andra typer av system, med undantag för svängsystem för lågenergicenter och ytbevattningssystem, och systemet kan utformas för enhetlighet i ett fält eller för exakt vattenleverans till enskilda växter i ett landskap som innehåller en blandning av växtarter. Även om det är svårt att reglera trycket i branta sluttningar, finns det tryckkompenserande sändare , så fältet behöver inte vara plant. Högteknologiska lösningar involverar exakt kalibrerade avgivare placerade längs slangledningar som sträcker sig från en datoriserad uppsättning ventiler .

Sprinkler bevattning

Grödsprinkler nära Rio Vista, Kalifornien , USA
En resande sprinkler på Millets Farm Center, Oxfordshire , Storbritannien

Vid sprinkler eller överliggande bevattning ledas vatten till en eller flera centrala platser inom fältet och distribueras av högtryckssprinklers eller kanoner. Ett system som använder sprinkler, sprayer eller pistoler monterade ovanför på permanent installerade stigare kallas ofta för ett fastställt bevattningssystem. Högtryckssprinklare som roterar kallas rotorer och drivs av en kuldrivenhet, växellåda eller slagmekanism. Rotorer kan utformas för att rotera i en hel eller delvis cirkel. Vapen liknar rotorer, förutom att de i allmänhet arbetar vid mycket höga tryck på 275 till 900 kPa (40 till 130 psi) och flöden på 3 till 76 L/s (50 till 1200 US gal/min), vanligtvis med munstycksdiametrar i intervallet 10 till 50 mm (0,5 till 1,9 tum). Vapen används inte bara för bevattning, utan också för industriella tillämpningar som dammavstängning och avverkning .

Sprinkler kan också monteras på rörliga plattformar anslutna till vattenkällan med en slang. Automatiskt rörliga hjulsystem som kallas resande sprinkler kan bevattna områden som små gårdar, idrottsplatser, parker, betesmarker och kyrkogårdar utan uppsikt. De flesta av dessa använder en längd av polyetenrör som lindas på en ståltrumma. När slangen lindas på trumman som drivs av bevattningsvattnet eller en liten gasmotor, dras sprinklern över fältet. När sprinklern kommer tillbaka till rullen stängs systemet av. Denna typ av system är känt för de flesta människor som en "vattenrulle" resande bevattningssprinkler och de används i stor utsträckning för dammdämpning, bevattning och markanvändning av avloppsvatten.

Andra resenärer använder en platt gummislang som dras med bakom medan sprinklerplattformen dras av en kabel.

Mitten svängning

Ett litet centrum svängsystem från början till slut
Rotator -stil spridare med roterande applikator
Centralt vridbart med droppsprinkler
Bevattningssystem med hjullinje i Idaho , USA, 2001

Centrisk bevattning är en form av sprinklerbevattning som använder flera rörsegment (vanligtvis galvaniserat stål eller aluminium) sammanfogade och stödda av takstolar , monterade på torn med hjul med sprinkler placerade längs dess längd. Systemet rör sig i ett cirkulärt mönster och matas med vatten från svängpunkten i bågens mitt. Dessa system finns och används i alla delar av världen och tillåter bevattning av alla typer av terräng. Nyare system har sprinklerhuvuden som visas på bilden som följer.

Från och med 2017 har de flesta center-svängsystemen droppar som hänger från ett U-format rör fäst på toppen av röret med sprinklerhuvuden som är placerade några meter (högst) ovanför grödan, vilket begränsar förångningsförluster. Droppar kan också användas med dragslangar eller bubblor som lägger vattnet direkt på marken mellan grödorna. Grödor planteras ofta i en cirkel för att anpassa sig till mittpunkten. Denna typ av system kallas LEPA ( Low Energy Precision Application ). Ursprungligen var de flesta mittpunkterna vattendrivna. Dessa ersattes av hydrauliska system ( TL-bevattning ) och elmotordrivna system (Reinke, Valley, Zimmatic). Många moderna pivoter har GPS -enheter.

Bevattning genom sidoförflyttning (sidovals, hjullinje, hjulrörelse)

En serie rör, var och en med ett hjul med en diameter på cirka 1,5 m som permanent är fäst vid dess mittpunkt, och sprinkler längs dess längd, är sammanlänkade. Vatten tillförs i ena änden med en stor slang. Efter att tillräcklig bevattning har applicerats på en remsa av fältet avlägsnas slangen, vattnet tappas ur systemet och enheten rullas antingen för hand eller med en specialbyggd mekanism, så att sprinklerna flyttas till ett annat läge över fältet. Slangen återansluts. Processen upprepas i ett mönster tills hela fältet har bevattnats.

Det här systemet är billigare att installera än en centrumpivot, men mycket mer arbetskrävande att använda-det går inte automatiskt över fältet: det applicerar vatten i en stationär remsa, måste tömmas och sedan rullas till en ny remsa. De flesta system använder aluminiumrör med 100 eller 130 mm (4 eller 5 tum) diameter. Röret fungerar både som vattentransport och som en axel för att rotera alla hjul. Ett drivsystem (som ofta finns nära mitten av hjullinjen) roterar de ihopklämda rördelarna som en enda axel och rullar hela hjullinjen. Manuell justering av enskilda hjulpositioner kan vara nödvändig om systemet blir felriktat.

Hjullinjesystem är begränsade i mängden vatten de kan bära och begränsade i höjden på grödor som kan bevattnas. En användbar egenskap hos ett sidoförflyttningssystem är att det består av sektioner som enkelt kan kopplas bort och anpassas till fältform när linjen flyttas. De används oftast för små, rätlinjiga eller märkligt formade fält, kuperade eller bergiga områden eller i områden där arbetskraft är billigt.

Sprinklersystem för gräsmattor

Ett gräsmattesprinklersystem är permanent installerat, till skillnad från en sprinkler med slangänd, som är bärbar. Sprinklersystem installeras i bostadsgräsmattor, i kommersiella landskap, för kyrkor och skolor, i offentliga parker och kyrkogårdar och på golfbanor . De flesta komponenterna i dessa bevattningssystem är gömda under marken, eftersom estetik är viktigt i ett landskap. Ett typiskt gräsmattesprinklersystem kommer att bestå av en eller flera zoner, begränsade i storlek av vattenkällans kapacitet. Varje zon täcker en bestämd del av landskapet. Delar av landskapet delas vanligtvis med mikroklimat , växtmaterialstyp och bevattningsutrustning. Ett liggande bevattningssystem kan också innehålla zoner som innehåller droppbevattning, bubblare eller annan typ av utrustning förutom sprinkler.

Även om manuella system fortfarande används kan de flesta gräsmattesprinklersystem drivas automatiskt med en bevattningskontroll , ibland kallad en klocka eller timer. De flesta automatiska system använder elektriska magnetventiler . Varje zon har en eller flera av dessa ventiler som är anslutna till regulatorn. När regulatorn skickar ström till ventilen öppnas ventilen, så att vatten kan strömma till sprinklerna i den zonen.

Det finns två huvudsakliga typer av sprinkler som används vid bevattning av gräsmattor, spruthuvuden som öppnas och rotorer. Sprayhuvuden har ett fast sprutmönster, medan rotorer har en eller flera strömmar som roterar. Sprayhuvuden används för att täcka mindre områden, medan rotorer används för större områden. Golfbana rotorer är ibland så stora att en enda sprinkler kombineras med en ventil och kallas en "ventil i huvudet". När de används i en gräsyta installeras sprinklerna med toppen av huvudet i linje med markytan. När systemet är trycksatt kommer huvudet att dyka upp från marken och vattna det önskade området tills ventilen stängs och stänger av den zonen. När det inte finns mer tryck i sidledningen kommer sprinklerhuvudet att dra sig tillbaka i marken. I rabatter eller buskeområden kan sprinkler monteras på markstigningar eller till och med högre popup-sprinkler kan användas och installeras i samma plan som på en gräsmatta.

En slagsprinkler som vattnar en gräsmatta, ett exempel på en sprinkler med slangändar

Slangsprinkler

Det finns många typer av spridare med slangändar. Många av dem är mindre versioner av större jordbruks- och landskapssprinkler, dimensionerade för att fungera med en typisk trädgårdsslang. Vissa har en spetsig bas som gör att de kan fastna tillfälligt i marken, medan andra har en släde som är utformad för att dras medan den är fäst vid slangen.

Subbevattning

Subbevattning har använts i många år i åkergrödor i områden med höga vattentabeller . Det är en metod för att artificiellt höja vattennivån så att jorden kan fuktas under plantornas rotzon . Ofta är dessa system belägna på permanenta gräsmarker i lågland eller floddalar och kombineras med dräneringsinfrastruktur. Ett system med pumpstationer, kanaler, dammar och portar gör det möjligt att öka eller minska vattennivån i ett nätverk av diken och därigenom styra vattennivån.

Subbevattning används också i den kommersiella växthusproduktionen , vanligtvis för krukväxter . Vatten levereras underifrån, absorberas uppåt och överskottet samlas in för återvinning. Typiskt en lösning av vatten och näringsämnen översvämningar en behållare eller strömmar genom ett tråg för en kort tidsperiod, 10-20 minuter, och pumpas sedan tillbaka in i en hålltank för återanvändning. Underbevattning i växthus kräver ganska sofistikerad, dyr utrustning och skötsel. Fördelar är vatten- och näringsbesparing och arbetskraftsbesparingar genom minskat systemunderhåll och automatisering . Det liknar i princip och handling med bevattning under bassängen.

En annan typ av underbevattning är den självvattnande behållaren, även känd som en underbevattningsplanterare . Denna består av en planteringsanordning upphängd över en behållare med någon typ av fukttransporterande material som ett polyestert rep. Vattnet dras upp i veken genom kapillärverkan. En liknande teknik är den transporterande sängen ; även detta använder kapillärverkan.

Textilbevattning under ytan

Diagram som visar strukturen för ett exempel på SSTI -installation

Subsurface Textile Irrigation (SSTI) är en teknik utformad speciellt för underbevattning i alla markstrukturer från öken sand till tunga leror. Ett typiskt undervattensystem för textilbevattning har ett ogenomträngligt baslager (vanligtvis polyeten eller polypropen ), en dropplinje som löper längs basen, ett lager av geotextil ovanpå dropplinjen och slutligen ett smalt ogenomträngligt lager ovanpå geotextilen ( se diagram). Till skillnad från vanlig droppbevattning är avståndet mellan sändare i droppröret inte kritiskt eftersom geotextilen flyttar vattnet längs tyget upp till 2 m från dropparen. Det ogenomträngliga lagret skapar effektivt ett konstgjort vattenbord.

Maddu eller Madda bevattningssystem

Madda

Det är ett bevattningssystem på vattnet i Nai Gaj . Maddu eller Madda är ett vattendrag med pinnar och lakan. Arken har gjorts av blad av dadelpalmerliknande kuperad buske. Gaj strömmar från Balochistan till Sindh -provinsen i Pakistan genom Kirthar Mountains kuperade områden. I ett kuperat område lyfter folk Gajs vatten mot höga värden med hjälp av Maddu -systemet för odling av grödor och grönsaker i bergsområden. Detta system har funnits sedan århundraden.

Vattenkällor

Bevattning pågår genom pumpaktiverad utvinning direkt från Gumti , sett i bakgrunden, i Comilla , Bangladesh .

Bevattningsvatten kan komma från grundvatten (utvinns från källor eller med hjälp av brunnar ), från ytvatten (från floder , sjöar eller reservoarer ) eller från icke-konventionella källor som renat avloppsvatten , avsaltat vatten , dräneringsvatten eller dimuppsamling . En speciell form av bevattnings används ytvatten är spate bevattning , även kallad flodvattnet skörd . Vid en översvämning (vattendrag) avleds vatten till normalt torra flodbäddar (wadis) med hjälp av ett nätverk av dammar, grindar och kanaler och sprids över stora områden. Fukten som lagras i jorden kommer sedan att användas för att odla grödor. Vattensköljningsområden är särskilt belägna i halvtorra eller torra, bergiga områden. Medan skörd av flodvatten tillhör de accepterade bevattningsmetoderna, anses skörd av regnvatten vanligtvis inte vara en form av bevattning. Regnvattenskörd är insamling av avrinningsvatten från tak eller oanvänd mark och koncentrationen av detta.

Omkring 90% av avloppsvattnet som produceras globalt förblir obehandlat, vilket orsakar omfattande vattenföroreningar , särskilt i låginkomstländer. Jordbruket använder allt mer obehandlat avloppsvatten som en källa till bevattningsvatten. Städer erbjuder lukrativa marknader för färskvaror, så de är attraktiva för bönder. Men eftersom jordbruket måste konkurrera om allt knappare vattenresurser med industrin och kommunala användare (se Vattenbrist nedan), finns det ofta inget alternativ för jordbrukare än att använda vatten som är förorenat med stadsavfall, inklusive avlopp, direkt för att vattna sina grödor. Betydande hälsorisker kan uppstå genom att använda vatten som är fyllt med patogener på detta sätt, särskilt om människor äter råa grönsaker som har bevattnats med det förorenade vattnet. Den International Water Management Institute har arbetat i Indien, Pakistan, Vietnam, Ghana, Etiopien, Mexiko och andra länder på olika projekt som syftar till att bedöma och minska riskerna för avloppsvatten bevattning. De förespråkar en "multipelbarriär" -metod för användning av avloppsvatten, där bönder uppmuntras att anta olika riskreducerande beteenden. Dessa inkluderar upphörande av bevattning några dagar före skörd för att låta patogener dö i solljuset, applicera vatten försiktigt så att det inte förorenar löv som sannolikt äts råa, rengör grönsaker med desinfektionsmedel eller låter avföringsslam som används i jordbruket torka innan det används som en mänsklig gödsel. Den Världshälsoorganisationen har utvecklat riktlinjer för säker användning av vatten.

I länder där fuktig luft sveper igenom på natten kan vatten erhållas genom kondens på kalla ytor. Detta praktiseras i vingårdarna på Lanzarote med hjälp av stenar för att kondensera vatten. Dimsamlare är också gjorda av duk eller folieark. Att använda kondensat från luftkonditioneringsenheter som vattenkälla blir också mer populärt i stora tätorter.

Från och med november 2019 har en Glasgow-baserad start hjälpt en bonde i Skottland att etablera ätbara saltgrödor som bevattnas med havsvatten. En tunnland tidigare marginell mark har odlats för att odla samphire , sea ​​blite och sea ​​aster ; dessa växter ger en högre vinst än potatis. Marken bevattnas två gånger om dagen för att simulera översvämningar av tidvatten; vattnet pumpas från havet med vindkraft. Ytterligare fördelar är markrensning och koldioxidutsläpp .

Druvor i Petrolina , Brasilien möjliggjordes endast i detta halvt torra område genom droppbevattning

Effektivitet

Moderna bevattningsmetoder är tillräckligt effektiva för att förse hela fältet enhetligt med vatten, så att varje växt har den mängd vatten den behöver, varken för mycket eller för lite. Vattenanvändningseffektiviteten i fältet kan bestämmas enligt följande:

  • Fältvatteneffektivitet (%) = (Vatten som överförs av grödan ÷ Vatten appliceras på fältet) x 100

Fram till 1960 -talet erkändes inte vatten som en knapp resurs. På den tiden fanns det färre än hälften av det nuvarande antalet människor på planeten. Människor var inte lika rika som idag, konsumerade färre kalorier och åt mindre kött , så det behövdes mindre vatten för att producera maten. De krävde en tredjedel av den volym vatten vi för närvarande tar från floder. Idag är konkurrensen om vattenresurser mycket hårdare. Detta beror på att det nu finns mer än sju miljarder människor på planeten, vilket ökar den troliga huven för överkonsumtion av mat som produceras av vattentörstigt djurjordbruk och intensiva jordbruksmetoder, och det finns en ökande konkurrens om vatten från industri , urbanisering och biobränslegrödor . För att undvika en global vattenkris måste bönderna sträva efter att öka produktiviteten för att möta växande krav på mat , medan industri och städer hittar sätt att använda vatten mer effektivt.

Ökad bevattningseffektivitet har ett antal positiva resultat för bonden, samhället och den omgivande miljön. Låg appliceringseffektivitet leder till att mängden vatten som appliceras på åkern överstiger grödans eller fältets krav. Att öka applikationseffektiviteten innebär att mängden gröda som produceras per vattenenhet ökar. Förbättrad effektivitet kan antingen uppnås genom att applicera mindre vatten på ett befintligt fält eller genom att använda vatten mer klokt och därmed uppnå högre avkastning i samma landområde. I vissa delar av världen debiteras bönderna för bevattningsvatten, varför överanvändning har en direkt ekonomisk kostnad för bonden. Bevattning kräver ofta pumpning av energi (antingen el eller fossilt bränsle) för att leverera vatten till fältet eller leverera rätt driftstryck. Därför kommer ökad effektivitet att minska både vattenkostnaden och energikostnaden per enhet jordbruksproduktion. En minskning av vattenanvändningen på ett fält kan innebära att bonden kan bevattna ett större landområde och öka den totala jordbruksproduktionen. Låg verkningsgrad innebär vanligtvis att överflödigt vatten går förlorat genom läckage eller avrinning, vilket båda kan leda till förlust av grödor och bekämpningsmedel med potentiella negativa effekter på den omgivande miljön.

Förbättring av bevattningens effektivitet uppnås vanligtvis på ett av två sätt, antingen genom att förbättra systemkonstruktionen eller genom att optimera bevattningshanteringen. Förbättrad systemdesign inkluderar konvertering från en form av bevattning till en annan (t.ex. från får till droppbevattning) och även genom små förändringar i det nuvarande systemet (till exempel ändring av flödeshastigheter och driftstryck). Bevattningshantering avser schemaläggning av bevattningshändelser och beslut kring hur mycket vatten som appliceras.

Framgångsrikt jordbruk är beroende av att jordbrukare har tillräcklig tillgång till vatten. Vattenbrist är dock redan en kritisk begränsning för jordbruket i många delar av världen. När det gäller jordbruk riktar sig Världsbanken till livsmedelsproduktion och vattenhantering som en allt mer global fråga som främjar en växande debatt. Fysisk vattenbrist är där det inte finns tillräckligt med vatten för att möta alla krav, inklusive det som behövs för att ekosystem ska fungera effektivt. Torra regioner lider ofta av fysisk vattenbrist. Det förekommer också där vatten verkar rikligt men där resurser är överbelagda. Detta kan hända där det finns överutveckling av hydraulisk infrastruktur, vanligtvis för bevattning. Symptom på fysisk vattenbrist inkluderar miljöförstöring och sjunkande grundvatten . Ekonomisk brist orsakas under tiden av brist på investeringar i vatten eller otillräcklig mänsklig kapacitet för att tillgodose efterfrågan på vatten. Symtom på ekonomisk vattenbrist inkluderar brist på infrastruktur, där människor ofta måste hämta vatten från floder för hushålls- och jordbruksändamål. Cirka 2,8 miljarder människor bor för närvarande i vattenbristområden.

Tekniska utmaningar

Bevattningssystem innebär att man löser många tekniska och ekonomiska problem samtidigt som negativa miljökonsekvenser minimeras. Sådana problem inkluderar:

  • Konkurrensen om ytan vattenrättigheter .
  • Överträdande (utarmning) av underjordiska akviferer . I mitten av 1900-talet ledde tillkomsten av diesel- och elmotorer till system som snabbare kunde pumpa ut grundvatten ur stora akviferer än dräneringsbassänger kunde fylla på dem. Detta kan leda till permanent förlust av vattendragskapacitet, minskad vattenkvalitet, nedsänkt mark och andra problem. Livsmedelsproduktionens framtid i områden som Nordkineslätten , Punjab -regionen i Indien och Pakistan och USA: s stora slätter hotas av detta fenomen.
  • Mark sättningar (t.ex. New Orleans, Louisiana )
  • Underbevattning eller bevattning som ger bara tillräckligt med vatten för växten (t.ex. vid droppledningsbevattning) ger dålig salthaltskontroll i marken vilket leder till ökad salthalt i jorden med följd av uppbyggnad av giftiga salter på markytan i områden med hög avdunstning. Detta kräver antingen urlakning för att avlägsna dessa salter och en metod för dränering för att bära bort salterna. När dropplinjer används görs urlakningen bäst regelbundet med vissa intervall (med endast ett litet överskott av vatten), så att saltet spolas tillbaka under plantans rötter.
  • Dräneringsfrontens instabilitet , även känd som viskös fingring, där en instabil dräneringsfront resulterar i ett mönster av fingrar och viskösa infångade mättade zoner.
  • Överbevattning på grund av dålig distributionsenhet eller hantering slösar bort vatten, kemikalier och kan leda till vattenföroreningar .
  • Djupa dränering (från överbevattning) kan resultera i stigande grundvatten som i vissa fall kommer att leda till problem med bevattning salthalt kräver vattennivån kontroll av någon form av under ytan markdränering .
  • Bevattning med saltlösning eller högnatriumvatten kan skada markstrukturen på grund av bildandet av alkalisk jord .
  • Blockering av filter: alger kan täppa till filter, droppinstallationer och munstycken. Klorering, algedödande, UV- och ultraljudsmetoder kan användas för algkontroll i bevattningssystem.
  • Hjälper småbrukare att hantera bevattningsteknik och teknikförändringar på ett hållbart och kollektivt sätt.
  • Komplikationer vid noggrann mätning av bevattningsprestanda som förändras över tid och utrymme med hjälp av åtgärder som produktivitet, effektivitet, rättvisa och tillräcklighet.

Påverkan på samhället

En studie från 2016 visade att länder vars jordbruk var beroende av bevattning är mer benägna att vara autokratiska än andra länder. Studiens författare "hävdar att effekten har ett historiskt ursprung: bevattning tillät landade eliter i torra områden att monopolisera vatten och åkermark. Detta gjorde eliter mer kraftfulla och bättre i stånd att motverka demokratisering."

Se även

Referenser

Vidare läsning

  • Elvin, Mark. Elefanternas reträtt: en miljöhistoria i Kina (Yale University Press, 2004)
  • Hallows, Peter J. och Donald G. Thompson. Bevattningshistoria i Australien ANCID, 1995.
  • Howell, Terry. "Livsdroppar i bevattningens historia." Bevattningstidning 3 (2000): 26–33. sprinklersystemets historia online
  • Hassan, John. En historia om vatten i moderna England och Wales (Manchester University Press, 1998)
  • Vaidyanathan, A.Vattenresurshantering: institutioner och bevattningsutveckling i Indien (Oxford University Press, 1999)

Tidskrifter

  • Bevattningsvetenskap , ISSN  1432-1319 (elektronisk) 0342-7188 (papper), Springer
  • Journal of Irrigation and Drainage Engineering , ISSN  0733-9437 , ASCE Publications
  • Bevattning och dränering , ISSN  1531-0361 , John Wiley & Sons, Ltd.
  • Agricultural Water Management , ISSN  0378-3774 , Elsevier.

externa länkar