Rodzaje nawadniania
Istnieje kilka metod nawadniania. Różnią się one sposobem dostarczania wody do roślin. Celem jest jak najbardziej równomierne rozprowadzenie wody na roślinach, tak aby każda roślina miała taką ilość wody, jakiej potrzebuje, ani za dużo, ani za mało.
Nawadnianie powierzchniowe
Nawadnianie powierzchniowe jest najstarszą formą nawadniania i jest stosowane od tysięcy lat. W systemach nawadniania powierzchniowego (zalewanie w basenie etc.) woda przemieszcza się po powierzchni gruntów rolnych, aby ją zmoczyć i przeniknąć do gleby. Nawadnianie powierzchniowe można podzielić na nawadnianie bruzdowe, graniczne lub basenowe. Często nazywa się to nawadnianiem powodziowym, gdy nawadnianie skutkuje zalaniem lub stanem bliskim zalaniu gruntu uprawnego. Z historycznego punktu widzenia jest to najbardziej rozpowszechniona metoda nawadniania gruntów rolnych i nadal jest stosowana w większości części świata.
Tam, gdzie pozwala na to poziom wody ze źródła nawadniania, poziomy te kontrolowane są przez wały, zwykle zatykane przez glebę. Jest to często spotykane na tarasowych polach ryżowych (użytkach ryżowych), gdzie metoda ta jest stosowana do zalewania lub kontrolowania poziomu wody na każdym z poszczególnych pól. W niektórych przypadkach woda jest pompowana lub podnoszona siłą człowieka lub zwierząt do poziomu gruntu. Efektywność wykorzystania wody w nawadnianiu powierzchniowym jest zazwyczaj niższa niż w przypadku innych form nawadniania.
Nawadnianie powierzchniowe jest nawet stosowane do podlewania obszarowego w niektórych obszarach, na przykład w Phoenix, Arizona i okolicach. Obszar nawadniany jest otoczony bermami, a woda jest dostarczana zgodnie z harmonogramem ustalonym przez lokalny okręg irygacyjny.
Mikro-nawadnianie
Nawadnianie w skali mikro, czasami nazywane nawadnianiem miejscowym, nawadnianiem małymi ilościami wody lub nawadnianiem kropelkowym, jest to system, w którym woda jest rozprowadzana pod niskim ciśnieniem przez sieć przewodów rurkowych, we wcześniej określonym układzie i stosowana jako mały zrzut wody do każdej rośliny lub do kroplownika przylegającego do niej. Tradycyjne nawadnianie kropelkowe wykorzystuje pojedyncze emitery, podpowierzchniowe nawadnianie kropelkowe (SDI), mikrozraszacze, a także nawadnianie mini-bubblerowe - wszystkie one należą do tej kategorii metod nawadniania.
Nawadnianie kropelkowe
Nawadnianie kropelkowe (lub mikro), zwane również nawadnianiem kroplowym, funkcjonuje tak, jak sugeruje jego nazwa. W tym systemie woda spada kropla po kropli tuż przy korzeniach. Woda jest dostarczana na lub w pobliżu strefy korzeniowej roślin, kropla po kropli. Ta metoda może być najbardziej efektywną pod względem zużycia wody metodą nawadniania, bowiem przy prawidłowym zarządzaniu zminimalizowane jest parowanie i spływanie wody. Efektywność polowa nawadniania kropelkowego wynosi zazwyczaj od 80 do 90 procent, jeśli jest ono właściwie prowadzone.
W nowoczesnym rolnictwie nawadnianie kropelkowe jest często łączone z włókniną ogrodniczą, mulczem z tworzyw sztucznych, co jeszcze bardziej ogranicza parowanie, a także stanowi środek dostarczania nawozów. Proces ten jest znany jako fertygacja.
"Fertygacja to znana od lat i ceniona metoda nawożenia.Poleca na wymieszaniu nawozów z wodą i podawaniu ich podczas podlewania roślin. Fertygację stosuje się korzystając z systemów automatycznego nawadniania, np. kropelkowego" (wg Murator Dom)
Głęboka perkolacja, w której woda przemieszcza się poniżej strefy korzeniowej, może wystąpić w przypadku zbyt długiego działania systemu kroplującego lub w przypadku zbyt dużej ilości dostarczanego nawozu. Metody nawadniania kropelkowego sięgają od bardzo zaawansowanych technologicznie i skomputeryzowanych po nisko zaawansowane i pracochłonne.
W tych systemach jest zwykle potrzebne niższe ciśnienie wody niż w przypadku większości innych rodzajów systemów, z wyjątkiem niskoenergetycznych systemów obrotowych i systemów nawadniania powierzchniowego, a system może być zaprojektowany w sposób zapewniający jednorodność na całym polu lub precyzyjne dostarczanie wody do poszczególnych roślin w krajobrazie zawierającym mieszankę gatunków roślin. Chociaż trudno jest regulować ciśnienie na stromych zboczach, dostępne są emitery wyrównujące ciśnienie, więc pole nie musi być wyrównane, płaskie. Zaawansowane technologicznie rozwiązania obejmują precyzyjnie skalibrowane emitery umieszczone wzdłuż linii przewodów rurowych, które wychodzą z komputerowo sterowanego zestawu zaworów.
Nawadnianie zraszaczami
Podczas zraszania lub nawadniania napowietrznego woda jest przesyłana rurociągiem do jednego lub kilku centralnych miejsc w obrębie pola i rozprowadzana rozbryzgiem przez napowietrzne zraszacze wysokociśnieniowe lub działka wodne. System wykorzystujący zraszacze lub działka wodne zamontowane pod dachem na zainstalowanych na stałe uchwytach jest często określany jako system nawadniania stacjonarnego. Zraszacze wysokociśnieniowe dużej mocy, które obracają się, nazywane są działkami wodnymi i są napędzane przez napęd kulowy, napęd zębaty lub mechanizm udarowy. Zraszacze młoteczkowe mogą być zaprojektowane tak, aby obracały się w pełnym kole lub by działały sektorowo, tj. obracały się po częściowym okręgu.
Działka wodne a zraszacze
Działka wodne są podobne do zraszaczy, z tą różnicą, że zazwyczaj pracują przy bardzo wysokich ciśnieniach od 275 do 900 kPa (40 do 130 psi) i przepływach od 3 do 76 l/s (50 do 1200 galonów/min), zazwyczaj z dyszami o średnicy w zakresie od 10 do 50 mm (0,5 do 1,9 cala). Działka wodne używane są nie tylko do nawadniania, ale również do zastosowań przemysłowych, takich jak tłumienie zapylenia i zabezpieczenie drewna na mokro poprzez jego polewanie wodą.
Deszczownie
Zraszacze mogą być również montowane na ruchomych podestach podłączonych do źródła wody za pomocą węża. Taki wąż może być nawijany na szpulę podczas przejazdu. Automatycznie poruszające się systemy kołowe zwane deszczowniami przejezdnymi mogą nawadniać obszary takie jak małe gospodarstwa rolne, boiska sportowe, parki, pastwiska i trawniki -bez nadzoru. Większość z nich wykorzystuje rurki polietylenowe o znacznej długości nawinięte na stalowym bębnie. Ponieważ rurka jest nawinięta na bębnie zasilanym wodą do nawadniania lub małym silnikiem gazowym, zraszacz jest ciągnięty w poprzek pola. Kiedy zraszacz wraca do bębna, system wyłącza się. Ten rodzaj systemu jest znany większości ludzi jako "deszczownia bębnowa", w mniejszej formie jest on potocznie znany jako "piesek" i jest to przejezdny, podróżny zraszacz do nawadniania. Deszczownie te są szeroko stosowane do nawadniania i rozpylania ścieków.
Inne systemy przejezdne używają płaskiego gumowego węża, który jest ciągnięty z tyłu, podczas gdy platforma zraszacza jest ciągnięta przez linkę.
Nawadnianie obrotowe ze środka (piasty)
Nawadnianie centralne obrotowe jest formą nawadniania zraszającego wykorzystującą kilka segmentów rur (zwykle ze stali ocynkowanej lub aluminium) połączonych i podpartych kratownicami, zamontowanych na wieżach kołowych ze zraszaczami ustawionymi wzdłuż ich długości. System porusza się w układzie kołowym i jest zasilany wodą z piasty- punktu obrotu w centrum łuku. Systemy te znajdują się i są stosowane we wszystkich częściach świata i umożliwiają nawadnianie wszystkich rodzajów terenu. Nowsze systemy posiadają głowice zraszaczy kropelkowych, jak pokazano na poniższym obrazku.
Od 2017 roku większość systemów nawadniania obrotowym ramieniem ma kroplowniki zwisające z rury w kształcie litery U przymocowanej na górze rury z głowicami mikrozraszaczy, które są umieszczone kilkadziesiąt cm nad uprawami, ograniczając w ten sposób straty parowania. Kropelki wody mogą być również stosowane z wleczonymi wężami lub bubblerami, które odkładają wodę bezpośrednio na ziemię pomiędzy uprawami.
Uprawy są często sadzone w kręgu, aby dostosować się do osi obrotu. Ten rodzaj systemu jest znany jako LEPA (Low Energy Precision Application). Pierwotnie, większość piast w centrum było napędzane wodą. Zostały one zastąpione przez systemy hydrauliczne (T-L Irrigation) i systemy napędzane silnikiem elektrycznym (Reinke, Valley, Zimmatic). Wiele nowoczesnych systemów piasty i ramienia jest wyposażonych w urządzenia GPS.
Nawadnianie ruchem bocznym (przechylenie boczne, linia koła, przesunięcie koła)
Seria rur, z których każda posiada koło o średnicy ok. 1,5 m przymocowane na stałe do swojego punktu środkowego i mająca zraszacze na swojej długości, są połączone razem. Woda jest dostarczana na jednym końcu za pomocą dużego węża. Po wystarczającym nawodnieniu jednego z pasów pola, wąż jest wyjmowany, woda odprowadzana z systemu, a zespół jest przepychany ręcznie lub za pomocą specjalnie skonstruowanego mechanizmu, tak aby zraszacze były przesuwane w inne miejsce na polu. Wąż jest ponownie podłączany. Proces ten jest powtarzany w sposób schematyczny, aż do momentu nawodnienia całego pola.
System ten jest tańszy w instalacji niż centralny punkt piasty i ramię obrotowe, ale znacznie bardziej pracochłonny w obsłudze - nie przemieszcza się automatycznie po polu: aplikuje wodę w stacjonarnym pasie, musi być odprowadzany, a następnie przetaczany na nowy pas terenu do nawodnienia. Większość systemów wykorzystuje rury aluminiowe o średnicy 100 lub 130 mm (4 lub 5 cali). Rura ta służy zarówno do transportu wody, jak i jako oś do obracania wszystkich kół. System napędowy (często spotykany w pobliżu środka linii koła) obraca zaciśnięte razem odcinki rury jako pojedyncza oś, tocząc całą linię koła. Ręczna regulacja poszczególnych położeń kół może być konieczna w przypadku niewłaściwego ustawienia systemu.
Systemy linii kołowych mają ograniczoną ilość wody, którą mogą przenosić, oraz ograniczoną wysokość upraw, które mogą być nawadniane. Jedną z przydatnych cech systemu ruchu poprzecznego jest to, że składa się on z odcinków, które można łatwo rozłączyć, dostosowując się do kształtu pola w miarę przemieszczania się linii. Najczęściej stosuje się je na małych, prostoliniowych lub dziwnie ukształtowanych polach, w regionach pagórkowatych lub górskich, lub w regionach, gdzie praca jest niedroga.
Systemy zraszaczy do trawników
System zraszaczy do trawników jest zainstalowany na stałe, w przeciwieństwie do zraszacza z końcówką węża, który jest przenośny. Instalacje zraszaczowe instaluje się na trawnikach mieszkalnych, w krajobrazie handlowym, w kościołach i szkołach, w publicznych parkach i na cmentarzach oraz na polach golfowych. Większość elementów tych systemów nawadniających jest ukryta pod ziemią, ponieważ estetyka jest ważna w krajobrazie. Typowy system zraszaczy trawnikowych będzie składał się z jednej lub kilku stref, ograniczonych wielkością źródła wody (całość nie mogłaby funkcjonować jednocześnie z uwagi na poziom zużycia wody). Każda strefa będzie obejmowała wyznaczoną część krajobrazu. Fragmenty krajobrazu będą zazwyczaj podzielone według mikroklimatu, rodzaju materiału roślinnego i rodzaju urządzeń nawadniających. System nawadniania krajobrazu może również obejmować strefy z nawadnianiem kropelkowym, rozpylaczami lub innymi rodzajami sprzętu poza zraszaczami.
Chociaż systemy ręczne są nadal używane, większość systemów zraszaczy trawnikowych może być obsługiwana automatycznie za pomocą kontrolera nawadniania, czasami nazywanego zegarem lub sterownikiem. Większość systemów automatycznych wykorzystuje elektrycznie sterowane zawory elektromagnetyczne. Każda strefa ma jeden lub więcej takich zaworów, które są podłączone do sterownika. Gdy np. sterownik przesyła zasilanie do zaworu, zawór otwiera się, umożliwiając przepływ wody do zraszaczy w danej strefie.
Istnieją dwa główne rodzaje zraszaczy używanych do nawadniania trawników, głowice zraszające typu pop-up i zraszacze turbinowe. Głowice zraszające mają stały strumień, natomiast zraszacze turbinowe mają jeden lub więcej strumieni, które obracają się. Głowice zraszające są używane do pokrycia mniejszych powierzchni, a zraszacze turbinowe do pokrycia większych powierzchni. Zraszacze pola golfowego są czasami tak duże, że pojedynczy zraszacz jest połączony z zaworem i nazywany "zaworem w głowicy". W przypadku stosowania na polu golfowym zraszacze instaluje się tak, aby górna część głowicy pokrywała się z powierzchnią gruntu. Gdy system jest pod ciśnieniem, głowica wyskakuje z ziemi i podlewa pożądany obszar, aż do momentu, gdy zawór zamknie się i wyłączy tę strefę. Gdy nie ma już ciśnienia w linii bocznej, głowica zraszacza wsuwa się z powrotem w ziemię. W obszarach rabat kwiatowych lub krzewów, zraszacze mogą być montowane na piony naziemne lub -mogą być używane nawet wyższe zraszacze wyskakujące i instalowane na równi z ziemią, jak w obszarze trawnika.
Zraszacze końcowe węża
Istnieje wiele rodzajów zraszaczy z końcówkami węży. Wiele z nich to mniejsze wersje większych zraszaczy rolniczych i zraszaczy do terenów zielonych, dostosowane do pracy z typowym wężem ogrodowym. Niektóre z nich mają kolec pozwalający na chwilowe utknięcie w ziemi, inne mają dno saneczkowe przeznaczone do ich przeciągania po podłączeniu do węża.
Podsączalne nawadnianie
Nawadnianie podziemne podsiąkowe jest stosowane od wielu lat w uprawach polowych na obszarach o wysokim zwierciadle wody- jest ono wodożerne. Jest to metoda sztucznego podnoszenia zwierciadła wody w celu umożliwienia nawilżenia gleby spod strefy korzeniowej roślin. Często systemy te zlokalizowane są na trwałych użytkach zielonych na nizinach lub w dolinach rzek i połączone z infrastrukturą drenarską. System przepompowni, kanałów, jazów i wrót pozwala na podniesienie lub obniżenie poziomu wody w sieci rowów, a tym samym kontrolę zwierciadła wody.
Podsiąkowe nawadnianie jest również stosowane w komercyjnej produkcji szklarniowej, zwykle dla roślin doniczkowych. Woda jest dostarczana od dołu, wchłaniana do góry, a jej nadmiar zbierany do recyklingu. Zazwyczaj roztwór wody i składników odżywczych zalewa zbiornik lub przepływa przez koryto na krótki czas, 10-20 minut, a następnie jest pompowany z powrotem do zbiornika wyrównawczego w celu ponownego wykorzystania. Podlewanie w szklarniach wymaga dość skomplikowanego, kosztownego sprzętu i zarządzania. Zaletami są oszczędność wody i składników odżywczych oraz oszczędność pracy dzięki zredukowanej konserwacji i automatyzacji systemu. Pod względem zasady i działania jest ono podobne do nawadniania podpowierzchniowego.
Innym rodzajem nawadniania podpowierzchniowego jest samonawadniający się pojemnik, znany również jako sadzarka podpowierzchniowa. Składa się on z sadzarki zawieszonej nad zbiornikiem z pewnym rodzajem materiału wickingowego, takiego jak lina poliestrowa. Woda wciągana jest do knota poprzez działanie kapilarne. Podobną techniką jest podłoże wiklinowe, które również wykorzystuje działanie kapilarne.
Podpowierzchniowe nawadnianie tekstyliami
Podpowierzchniowe Nawadnianie Tekstylne (SSTI) jest technologią zaprojektowaną specjalnie do podpowierzchniowego nawadniania we wszystkich teksturach gleby, od piasków pustynnych po ciężkie gliny. Typowy system podpowierzchniowego nawadniania tekstylnego posiada nieprzepuszczalną warstwę podstawową (zazwyczaj polietylen lub polipropylen), linię kroplującą biegnącą wzdłuż tej podstawy, warstwę geowłókniny na wierzchu linii kroplującej i wreszcie wąską nieprzepuszczalną warstwę na wierzchu geowłókniny (patrz rysunek). W odróżnieniu od standardowego nawadniania kroplowego, rozstaw emiterów w rurze kroplującej nie jest ważny czy wręcz krytyczny, ponieważ geowłóknina przesuwa wodę wzdłuż tkaniny do 2 m od kroplownika. Warstwa nieprzepuszczalna skutecznie tworzy sztuczne zwierciadło wody.
Przetłumaczono z www.DeepL.com/Translator
Ilustracje producenta Idromeccanica Rossi.