Страница защищена ожидающими изменениями
Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Открытая капельница с компенсацией давления

Капельное орошение - это тип системы микроорошения , который имеет потенциал для экономии воды и питательных веществ, позволяя воде медленно капать к корням растений, либо сверху поверхности почвы, либо закапанных ниже поверхности. Цель состоит в том, чтобы залить 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 спроектирована, установлена, обслуживается и эксплуатируется, система капельного орошения может быть более эффективной, чем другие типы ирригационных систем, такие как поверхностное орошение или орошение дождеванием.

История [ править ]

Древний Китай [ править ]

Примитивное капельное орошение применялось с древних времен. Фан Шэнчжи шу , написанный 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]

Современная разработка [ править ]

Германия: подземная труба [ править ]

Современное капельное орошение начало свое развитие в Германии в 1860 году, когда исследователи начали экспериментировать с подпочвенным орошением с использованием глиняных труб для создания комбинированных систем орошения и дренажа. [3]

Перфорированная труба [ править ]

Позднее, в 1920-х годах, исследование было расширено, и теперь в него включены системы перфорированных труб. [4]

Австралия: использование пластика [ править ]

Использование пластика для удержания и распределения воды при капельном орошении было позже разработано в Австралии Ханнисом Тиллом. [4]

Израиль: излучатель пластика [ править ]

Использование пластикового эмиттера в капельном орошении было разработано в Израиле по Симху Blass и его сын Йешаяге. [5] Вместо того, чтобы выпускать воду через крошечные отверстия, которые легко блокируются крошечными частицами, вода выпускалась через более крупные и длинные проходы за счет трения, замедляющего воду внутри пластикового эмиттера. Первая экспериментальная система этого типа была создана в 1959 году Блассом, который позже (1964) стал партнером кибуца Хацерим для создания ирригационной компании под названием Netafim . Вместе они разработали и запатентовали первый практичный эмиттер для поверхностного капельного орошения. [3] [4]

США: капельная лента [ править ]

В Соединенных Штатах первая капельная лента под названием Dew Hose была разработана Ричардом Чапином из Chapin Watermatics в начале 1960-х годов. [6] [7] [8] Компания Chapin Watermatics была приобретена компанией Jain Irrigation в 2006 году и находится под управлением ее дочерней компании Jain Irrigation Inc, США. [9] [10] [11]

Впервые введенная в Калифорнии в конце 1960-х годов, к 1988 году только 5% орошаемых земель использовали эту систему. К 2010 году 40% орошаемых земель в Калифорнии использовали эту систему. [12]

Значение [ править ]

Современное капельное орошение, возможно, стало наиболее ценной инновацией в сельском хозяйстве с момента изобретения в 1930-х годах ударного дождевателя , который предложил первую практическую альтернативу поверхностному орошению .

Текущие события [ править ]

Для определения наиболее подходящей системы капельного орошения и компонентов, которые будут использоваться в конкретной установке, необходимо тщательное изучение всех соответствующих факторов, таких как топография земли, почва, вода, урожай и агроклиматические условия.

Микрораспылительные головки [ править ]

В капельном орошении могут также использоваться устройства, называемые головками для микрораспыления, которые распыляют воду на небольшой площади вместо капельных эмиттеров. Обычно они используются на деревьях и виноградных культурах с более широкими корневыми зонами.

Подземное капельное орошение [ править ]

Для подповерхностного капельного орошения (SDI) используется постоянно или временно заглубленная капельная линия или капельная лента, расположенная у или ниже корней растений. Он становится популярным для орошения пропашных культур, особенно в районах, где запасы воды ограничены или оборотная вода используется для орошения.

Глобальный охват и лидеры рынка [ править ]

По состоянию на 2012 год Китай и Индия были странами с самыми высокими темпами роста в области капельного или другого микроорошения, в то время как во всем мире эти технологии использовались более чем на десяти миллионах гектаров. [13] Тем не менее, это составляет менее 4 процентов орошаемых земель в мире. [13] В том году израильская Netafim была лидером мирового рынка (позиция, которую она сохранила в 2018 году [14] ), а индийская Jain Irrigation была второй по величине компанией по микроорошению. [13]

Компоненты и работа [ править ]

Схема системы капельного орошения и ее частей
Воспроизвести медиа
Распределение воды при подземном капельном орошении
Детские цветы поливают капельным орошением в Израиле
Капельный излучатель для садоводства в горшке

Компоненты, используемые в капельном орошении (перечислены в порядке убывания источника воды), включают:

  • Насос или источник воды под давлением
  • Фильтр (ы) для воды или системы фильтрации: сепаратор песка, системы фертигации ( инжектор Вентури ) и химическое оборудование (опция)
  • Контроллер обратной промывки ( устройство предотвращения обратного потока )
  • Клапан регулировки давления ( регулятор давления )
  • Распределительные линии (основная труба большего диаметра, возможно вторичная меньшая, трубопроводная арматура)
  • Ручные, электронные или гидравлические регулирующие клапаны и предохранительные клапаны
  • Полиэтиленовая трубка меньшего диаметра (часто называемая «отводом»).
  • Полиэтиленовые фитинги и аксессуары (для соединения)
  • Излучающие устройства на заводах (эмиттер или капельница, микрораспылительная головка, линейная капельница или линейная капельная трубка)

В системах капельного орошения насос и клапаны могут управляться вручную или автоматически с помощью контроллера .

В большинстве крупных систем капельного орошения используются фильтры определенного типа для предотвращения засорения небольшого канала потока эмиттера мелкими частицами, содержащимися в воде. Новые технологии сейчас [ когда? ] , 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 обычно не соблюдают гарантии, если этого не сделать. В дополнение к любой другой системе фильтрации настоятельно рекомендуется использовать фильтры последней линии непосредственно перед трубой окончательной подачи из-за осаждения мелких частиц и случайного попадания частиц в промежуточные линии.

Капельное и подземное капельное орошение используется почти исключительно при использовании переработанных городских сточных вод. Нормы, как правило, не разрешают распыление воды через воздух, который не был полностью обработан в соответствии со стандартами питьевой воды.

Из-за того, как вода применяется в капельной системе, традиционные поверхностные внесения удобрений с замедленным высвобождением иногда неэффективны, поэтому в капельных системах часто жидкие удобрения смешиваются с поливной водой. Это называется фертигацией ; фертигация и химическая обработка (применение пестицидов и других химикатов для периодической очистки системы, таких как хлор или серная кислота ) с использованием инжекторов для химикатов, таких как диафрагменные насосы , поршневые насосы или аспираторы. Химикаты можно добавлять постоянно, когда система орошает, или через определенные промежутки времени. По результатам недавних полевых испытаний, проведенных в университете с использованием капельного орошения и медленной подачи воды, сообщается об экономии удобрений до 95% по сравнению с внесением удобрений по времени и орошением с помощью распылительных головок.

Правильно спроектированное, установленное и управляемое капельное орошение может помочь в достижении экономии воды за счет уменьшения испарения и глубокого дренажа по сравнению с другими типами орошения, такими как паводковые или верхние дождеватели, поскольку воду можно более точно наносить на корни растений. Кроме того, капельница может избавить от многих болезней, которые передаются через контакт воды с листвой. Наконец, в регионах, где водоснабжение сильно ограничено, фактической 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 использование поливной воды как можно медленнее.

Импульсное орошение иногда используется для уменьшения количества воды, подаваемой на растение за один раз, тем самым уменьшая сток или глубокую просачивание. Импульсные системы обычно дороги и требуют обширного обслуживания. Поэтому последние усилия производителей эмиттеров сосредоточены на разработке новых технологий, обеспечивающих подачу воды для орошения со сверхнизким расходом, то есть менее 1,0 литра в час. Медленная и равномерная доставка еще больше повышает эффективность использования воды без затрат и сложности оборудования для импульсной подачи.

Вытяжная труба - это тип трубок капельного орошения с эмиттерами, предварительно установленными на заводе, с определенным расстоянием и расходом в час в зависимости от расстояния между растениями.

Эмиттер ограничивает прохождение потока воды через него, тем самым создавая потерю напора, необходимую (в пределах атмосферного давления) для выброса воды в форме капель. Эта потеря напора достигается за счет трения / турбулентности внутри эмиттера.

Преимущества и недостатки [ править ]

Капельное орошение и запасные трубки капельного орошения на банановой ферме в Чинавале , Индия
Полив горшков онлайн-капельницами
Встроенный капельница с компенсацией давления на беспочвенном грунте без каналов для выращивания

Преимущества капельного орошения:

  • Потери удобрений и питательных веществ сведены к минимуму благодаря локальному внесению и уменьшенному вымыванию.
  • Эффективность полива при правильном управлении высока.
  • Выравнивание поля не требуется.
  • Поля неправильной формы легко размещаются.
  • Переработанную непитьевую воду можно безопасно использовать.
  • Влажность в корневой зоне может поддерживаться на полную мощность.
  • Тип почвы играет менее важную роль в частоте полива.
  • Уменьшается эрозия почвы.
  • Снижается рост сорняков.
  • Распределение воды очень равномерное, что регулируется мощностью каждой форсунки.
  • Стоимость рабочей силы меньше, чем при других методах полива.
  • Изменения в поставке можно регулировать, регулируя клапаны и капельницы.
  • Удобрение можно легко включить с минимальными потерями удобрений.
  • Листва остается сухой, что снижает риск заболеваний.
  • Обычно используется при более низком давлении, чем другие типы орошения под давлением, что снижает затраты на электроэнергию.

К недостаткам капельного орошения можно отнести:

  • Первоначальная стоимость может быть больше накладных расходов системы.
  • Солнце может повлиять на трубки, используемые для капельного орошения, сокращая срок их службы. (См. Разложение полимера );
  • Риски деградации пластика, влияющие на состав почвы и продовольственные культуры. Во многих типах пластика, когда солнце разрушает пластик, делая его хрупким, эстрогенные химические вещества (то есть химические вещества, воспроизводящие женские гормоны), которые заставляют пластик сохранять гибкость, выделяются в окружающую среду. [15]
  • Если вода не фильтруется должным образом и оборудование не обслуживается должным образом, это может привести к засорению или биологическому забиванию .
  • В случае подповерхностного капельного полива ирригатор не видит применяемую воду. Это может привести к тому, что фермер будет использовать слишком много воды (низкая эффективность) или недостаточное количество воды, что особенно характерно для тех, у кого меньше опыта в использовании капельного орошения.
  • Капельное орошение может быть неудовлетворительным, если гербициды или удобрения, внесенные сверху, нуждаются в поливе дождеванием для активации.
  • Капельная лента требует дополнительных затрат на очистку после сбора урожая. Пользователям необходимо спланировать намотку, утилизацию, переработку или повторное использование капельной ленты.
  • Потеря воды, времени и урожая, если не установлена ​​должным образом. Эти системы требуют тщательного изучения всех соответствующих факторов, таких как топография земли, почва, вода, урожай и агроклиматические условия, а также пригодность системы капельного орошения и ее компонентов.
  • На более легких почвах подповерхностный капель может не смачивать поверхность почвы для прорастания. Требуется тщательный учет глубины установки.
  • Большинство капельных систем рассчитаны на высокую эффективность, то есть с небольшой долей выщелачивания или без нее. Без достаточного выщелачивания соли, вносимые с поливной водой, могут накапливаться в корневой зоне, обычно на краю пятна увлажнения. С другой стороны, капельное орошение позволяет избежать высокого капиллярного потенциала традиционного поверхностного орошения, которое может вытягивать солевые отложения из отложений внизу.
  • Трубы из ПВХ часто страдают от грызунов, что требует замены всей трубы и увеличивает расходы.
  • Системы капельного орошения нельзя использовать для борьбы с повреждениями от ночных заморозков (как в случае систем полива дождеванием).

Капельная лента [ править ]

Т-образная лента для капельного орошения

Капельная лента - это разновидность тонкостенной капельной линии, используемой при капельном орошении. Первая капельная лента была известна как «Шланг росы». [16]

Скотч из липкой ленты изготовлен из полиэтилена и продается в рулонах. Толщина стенки обычно составляет от 4 до 25 мил (0,1–0,6 мм). Ленты с более толстыми стенками обычно используются для постоянного подповерхностного капельного орошения, а ленты с более тонкими стенками - для систем временного одноразового использования при выращивании ценных культур.

Вода выходит из ленты через эмиттеры или капельницы. Типичное расстояние между излучателями составляет от 6 до 24 дюймов (150–600 мм). В некоторых изделиях излучатели изготавливаются одновременно с лентой и фактически являются частью самого изделия. В других случаях эмиттеры изготавливаются отдельно и устанавливаются во время производства.

Некоторым продуктом является не лента, а тонкостенная капельная линия, но в просторечии оба типа продуктов называются лентами. Типичные диаметры ленты составляют 5/8 ", 7/8" и 1-3 / 8 ", при этом большие диаметры чаще используются в стационарных установках с более длинными длинами участков.

Капельная лента - это перерабатываемый материал, который может быть переработан в жизнеспособные пластмассовые смолы для повторного использования в промышленности по производству пластмасс.

Использует [ редактировать ]

Капельница для полива

Капельное орошение используется на фермах , коммерческих теплицах и жилых садах . Капельное орошение широко приняты в очагах острого дефицита воды и особенно для сельскохозяйственных культур и деревьев , таких как кокосы , контейнерной ландшафтные деревья, виноград , бананы , бер , баклажаны , цитрусовые , клубника , сахарный тростник , хлопок , кукуруза и помидоры .

Капельное орошение для сада, доступное в наборах для капельного орошения, становится все более популярным среди домовладельцев и состоит из таймера , шланга и эмиттера. Шланги диаметром 4 мм используются для полива цветочных горшков.

См. Также [ править ]

  • Щелочные почвы
  • Катионообменная емкость
  • Воздействие орошения на окружающую среду
  • Указатель почвенных статей
  • Фосфогипс
  • Индекс остаточного карбоната натрия
  • PH почвы
  • Контроль засоления почвы
  • Кольцо тонкой струйки

Ссылки [ править ]

  1. ^ s: zh: 氾 勝 之 書以 三 斗 瓦 甕 埋著 科 中央 ， 令 甕 口 上 地平。 盛水 甕 中 ， 令 滿。
  2. Перейти ↑ Bainbridge, David A (июнь 2001 г.). «Орошение в глиняных горшках: малоизвестный, но очень эффективный традиционный метод полива». Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве . 48 (2): 79–88. DOI : 10.1016 / S0378-3774 (00) 00119-0 .
  3. ^ а б Р. Гойал, Мег (2012). Управление капельным / струйным или микроорошением . Оквилл, Калифорния: Apple Academic Press. п. 104. ISBN 978-1926895123.
  4. ^ a b c «История системы капельного орошения и то, что доступно сейчас» . www.irrigation.learnabout.info .
  5. ^ "История капельного орошения" .
  6. ^ [1] , Робертс, Джеймс К., "Лента капельного орошения" 
  7. ^ "Патент США № 5,387,307. Лента капельного орошения и способ производства - Patents.com" . www.patents.com . Проверено 30 сентября 2017 года .
  8. ^ [2] , Леал-Диас, Хайме, «Шланги для капельного орошения и т.п., а также процесс их изготовления» 
  9. ^ «Джайнское орошение» . www.JainsUSA.com . Проверено 19 декабря 2017 года .
  10. ^ "Jain Irrigation покупает Chapin за 6 миллионов долларов" . Бизнес-стандарт Индии . Press Trust of India. 3 мая 2006 . Проверено 30 сентября 2017 года .
  11. ^ Пользователь, Super. «New AG International - Jain Irrigation объявляет о приобретении Chapin Watermatics Inc» . www.newaginternational.com . Проверено 30 сентября 2017 года .
  12. ^ Зильберман, Тейлор; Дэвид, Ребекка (26 июля 2015 г.). «Распространение технологических инноваций: пример капельного орошения в Калифорнии» (PDF) .
  13. ^ a b c Drip Irrigation Expanding Worldwide , National Geographic, 25 июня 2012 г., по состоянию на 1 августа 2019 г.
  14. ^ Това Коэн, израильская ирригационная компания Netafim ожидает роста доходов на 50% к 2020 г. , Reuters.com, 21 марта 2018 г., по состоянию на 1 августа 2019 г.
  15. ^ Ян, Чун З .; Янигер, Стюарт I .; Джордан, В. Крейг; Klein, Daniel J .; Биттнер, Джордж Д. (1 июля 2011 г.). «Большинство пластиковых продуктов выделяют эстрогенные химические вещества: потенциальная проблема со здоровьем, которую можно решить» . Перспективы гигиены окружающей среды . 119 (7): 989–996. DOI : 10.1289 / ehp.1003220 . PMC 3222987 . PMID 21367689 .  
  16. ^ "Торговая марка DEW-HOSE - Регистрационный номер 0847046 - Серийный номер 72249303 :: Торговые марки Justia" . trademarks.justia.com . Проверено 12 июня +2016 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Ирригация , 5-е издание, Мухаммад Ирфан Хан Юсафзай, Клод Х. Пайр, редактор, опубликовано Ассоциацией ирригации, 1983 г.
  • Капельное орошение для растениеводства , редакторы Ф. С. Накаяма и Д. А. Бакс, опубликовано издательством Elsevier, 1986, ISBN 0-444-42615-9 
  • С. Бласс, Вода в раздоре и действии (иврит), опубликовано Massada limited, Израиль, 1973 г.
  • Руководство по техническому обслуживанию, опубликованное Jain Irrigation Systems, 1989 г.
  • Дизайн и управление капельным и микроорошением для деревьев, виноградных лоз и полевых культур , 5-е издание, Чарльз М. Берт и Стюарт В. Стайлз, опубликовано Учебным и исследовательским центром ирригации (ITRC), Калифорнийский политехнический университет, Сан-Луис-Обиспо, Калифорния 93407–0721. www.itrc.org., 2016

Внешние ссылки [ править ]

  • Как капельное орошение может спасти мир
  • Как капельное орошение помогает экономить воду