A gazdálkodás egyik legnagyobb rejtett költsége a felhasználandó víz kitalálása. A túl sok víz elfolyást hoz létre, kimossa a tápanyagokat és energiát pazarol. A túl kevés víz megterheli a növényeket és csökkenti a hozamot. Ez a pontosságról szól.
A tudományos öntözővíz-számítás egyértelmű módszert ad arra, hogy pontosan meghatározza, mennyi vízre van szüksége a növényeinek, és mikor van rá szüksége. Ez képezi az intelligens farmgazdálkodás alapját. Ez az útmutató végigvezeti Önt a teljes folyamaton.
Az alapelvek megértése
Az öntözővíz pontos kiszámításához először meg kell értenie, mi okozza a vízigényt a gazdaságokban. Ez a tudás megmagyarázza a „miért” a matematika mögött.
1.1 Vízszükséglet meghatározása
○ A Crop Water Requirement (CWR) az a teljes vízmennyiség, amelyre a növénynek szüksége van az ültetéstől a betakarításig tökéletes növekedési feltételek mellett.
○ Az öntözővíz-szükséglet (IWR) eltérő. Ez az a része a CWR-nek, amelyet öntözéssel kell ellátnia. Ez egyenlő a CWR-vel, mínusz az egyéb forrásokból származó víz, például a csapadék és a tárolt talajnedvesség.
1.2 A vízmérleg modell
Képzelje el mezőjét bankszámlaként. A vízmérleg-modell minden cseppet követ, mint egy főkönyv. Az elv egyértelmű: ami bekerül, annak egyenlőnek kell lennie azzal, ami kimegy, plusz a tárhely változtatása.
☆ Bemenetek (öntözés + csapadék)=Kimenetek (párolgás + lefolyás + mély perkoláció) + változás a talajvíz tárolásában
Az Ön célja az "Öntözés" bemenet kezelése. Ezáltal a "Talajvíz-tárolás változása" az egészséges növények számára optimális szinten marad.
1.3 A kulcsfontosságú összetevők dekonstrukciója
Számos kulcsváltozó vezérli ezt a vízháztartási egyenletet. Megértésük elengedhetetlen a pontos számításokhoz.
○ A potenciális párolgás (ET₀) a kiindulási pont. Megmutatja a maximális vízveszteséget a légkörbe egy normál, jól-öntözött fűfelületről. Az időjárás befolyásolja ezt a mérőszámot a napsugárzáson, a hőmérsékleten, a szélen és a páratartalomon keresztül.
○ A termésegyüttható (Kc) az adott terményhez igazítja az ET₀ értéket. Egy fiatal kukoricanövény kevesebb vizet használ, mint egy teljesen kifejlett növény. A Kc tényező ezt a változást tükrözi. Ez a növény növekedési szakaszában változik: kezdeti, fejlődési, középső-szezonban és késői-szezonban.
○ Az effektív csapadékmennyiség (Pe) az összes csapadék azon része, amely ténylegesen segíti a termést. Ez az eső, amely beszívódik a talajba, és a gyökérzónában marad. Egy rövid, heves felhőszakadás jelentős lefolyást okozhat. Hatásos csapadékmennyisége jóval kisebb, mint a mért összmennyiség.
Az alapképlet elsajátítása
Most, hogy megértette az elveket, gyakorlati egyenletté építheti őket. Ez a fő eszköz az öntözési igények kiszámításához.
2.1 Tervezési fázis: Becslés a "legrosszabb-eset forgatókönyve" alapján
2.1.1 Öntözővíz-felhasználás számítása a tervezési fázisban
A tervezési és tervezési szakaszban az öntözővíz-felhasználás számítása olyan tényezőkön alapul, mint a projekt helyszínének legkedvezőtlenebb öntözési módja, a maximális vízfogyasztás a termés növekedési időszakában, és a legkedvezőtlenebb időjárási viszonyok (huzamosabb ideig csapadékmentességet feltételezve, azaz csapadék=0). Először is meg kell határozni a növény tenyészidejét és a növekedési időszak alatti maximális öntözési igényt. A legkedvezőtlenebb időjárási viszonyok a növény nyári vízigénye. Ha több növényt forgatnak, akkor a nyári legnagyobb vízigényű növényt kell kiválasztani a vízfogyasztás számításaihoz. Végül, az öntözőrendszer tervezési paraméterei alapján, mint például az öntözési mód, az öntözés hatékonysága stb., az öntözővíz-felhasználást számítják ki.
A tervezési és tervezési szakaszban a tervezés alapjául azt az időszakot kell kiválasztani, amely alatt a növény nő. A helyes választás az, ha a növény vízigényét a legnagyobb vízfogyasztású növekedési időszakban használjuk a növény tervezett vízigényeként.
2.1.2 Referencia táblázat és a tervezési vízfogyasztási intenzitás (ETc) meghatározásának alapja
A Micro-Ötözéstechnikai tervezési szabvány GB/T 50485-2020 „Mikroöntözési műszaki szabványok” közvetlenül megadja a termények tervezett vízfogyasztását, amint azt az 1. táblázat mutatja: Tervezett vízfogyasztási intenzitás (mm/nap). A növény tervezett vízigényét csak az öntözési ciklus tervezésének kiszámításához használják fel.
|
Termények |
Csepegtető öntözés |
Mikro-locsoló öntözés |
Termények |
Csepegtető öntözés |
Mikro-locsoló öntözés |
|
Szőlő, fák, dinnye |
3-7 |
4-8 |
Zöldség (nyílt szántóföld) |
4-7 |
5-8 |
|
Gabona, pamut, olajos növények |
4-7 |
\ |
Cool{0}}Szezon füvek |
\ |
5-8 |
|
Zöldségek (védett területek) |
2-4 |
\ |
Meleg{0}}szezon füvek |
\ |
3-5 |
Ennek az az oka, hogy egy adott öntözési módnak megfelelő növényeknél nem kell túlzottan figyelembe venni a növekedési időszakot és az időjárási változásokat. Ezeket a követelményeket a tervezési szakaszban lehetetlen teljesíteni. A hagyományos öntözővíz-felhasználást, amely egy öntözési esemény során felhasznált víz mennyiségére vonatkozik, öntözési kvótának nevezzük (az öntözési kvóta az egyszeri öntözés során kijuttatott vízmélységet vagy az egyetlen öntözés során területegységre kijuttatott vízmennyiséget jelenti).
2.1.3 Tervezett öntözési kvóta és rendezvényenkénti maximális öntözési mennyiség
Maximális öntözési mennyiség rendezvényenként:
Ahol:
max′{0}} a megfelelő talajnedvesség-tartalom felső határa (%-ban), térfogataránnyal számolva;
min′{0}} a megfelelő talajnedvesség-tartalom alsó határa (%-ban), térfogataránnyal számolva;
η- az öntözővíz-hasznosítási együttható. Különböző öntözési módszerek eltérő értékekkel rendelkeznek erre az együtthatóra. Általában csepegtető öntözéshez: η=0.9; szórófejes öntözéshez: η=0.85.
max′=95%-a terepi kapacitásnak, min′=70%-a terepi kapacitásnak.
2.1.4 Szabványos számítási módszer az öntözési ciklus tervezéséhez
A tervezési fázisban az öntözési ciklus a GB/T 50085-2007 szórófejes öntözés műszaki szabvány 4.3.4 képlete szerint számítható. Az öntözési ciklust és az öntözések számát a helyi kísérleti adatok alapján kell meghatározni. Kísérleti adatok hiányában a tervezési reprezentatív évszám és a vízháztartás elve szerint kialakított öntözési rend alapján határozható meg az öntözések száma. Az öntözési ciklus a következőképpen számítható ki:
Ahol:
○ T - tervezési öntözési ciklus, a számított érték egy egész szám (nap);
○ ETa- terméstervezési vízfogyasztási intenzitás, a táblázatból kiválasztva, vagy a tervezési reprezentatív év öntözési csúcsidőszakának átlagértékeként (mm/d);
○ md- tervezési öntözési kvóta (mm).
Az öntözővíz felhasználás általános számítási képlete:
I=ETc +W−P
Ahol:
○ I - öntözővíz-felhasználás, mm-ben;
○ ETc - tervezési vízfogyasztási intenzitás, mm/d-ben;
○ P - csapadék, mm-ben;
○ W - talajnedvesség-hiány, mm-ben. Ezt a képletet általában az öntözővíz-felhasználás kiszámítására használják az öntözőrendszer tervezési szakaszában. Az ötlet az, hogy az öntözővíz felhasználásának meg kell felelnie a növény vízfogyasztásának.
2.2 Működési fázis: Pontos számítás a „Tényleges napi körülmények” alapján
Az üzemeltetési és kezelési szakaszban az öntözővíz felhasználás számítása az öntözőrendszer aktuális napi öntözési igénye és vízellátási viszonyai alapján történik. Az öntözőrendszer beindítása előtt (öntözés előtt) meg kell határozni az öntözési igényt a növény növekedési szakasza, időjárási viszonyai stb. alapján. Ezután az aktuális talajnedvesség-tartalom és az utolsó öntözéstől az aktuális öntözésig lehullott nettó csapadék alapján kiszámítják azt az öntözési mennyiséget, amely a növény által az utolsó öntözéstől az adott öntözésig elveszített víz pótlásához szükséges. Figyelembe kell venni a talajban tárolt vizet is, azaz a tervezett öntözési ciklust. A számított érték:
○ Öntözővíz-használat=Terményvíz-fogyasztás - (nettó csapadék + talaj rendelkezésre álló víz).
○ Talaj rendelkezésre álló víz=Mezőkapacitás - Jelenlegi talajnedvesség-tartalom.
Ha az öntözési ciklust nem vesszük figyelembe, a számítás a következő:
○ Öntözővíz-használat=Terményvíz-fogyasztás - Nettó csapadék.
2.3 Nettó öntözési követelmény (NIR)
A nettó öntözési szükséglet (NIR) képlet kiszámítja, hogy mennyi vizet kell kijuttatni a növényszükséglet kielégítéséhez. Ez felelős a csapadékért és a rendszer veszteségéért.
Az elsődleges képlet a következő:
○ NIR=(ETc - Pe) / Ea
Itt az ETc a termény párolgása, a Pe a hatékony esőzés, az Ea pedig az öntözőrendszer alkalmazási hatékonysága.
Bontsuk fel az egyes változókat, hogy pontosan tudja, hogyan kell megtalálni vagy kiszámítani.
⒈ ETc (Crop Evapotransspiration): Ez mutatja a termény specifikus vízhasználatát. Számítsuk ki: ETc=ET₀ * Kc. A különböző növényekre és növekedési szakaszokra vonatkozó Kc értékek olyan forrásokból állnak rendelkezésre, mint az Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezet (FAO) vagy az egyetemi kutatás.
⒉ Pe (effektív csapadék): A hatékony csapadékmennyiség becslése lehet egyszerű vagy összetett. Egy általános módszer azt feltételezi, hogy a Pe a teljes csapadék százaléka, gyakran 70-80%, a talaj típusától és a viharintenzitástól függően. A pontosabb számítások, mint például az USDA-SCS módszer, a talaj víztartó képességét és a napi csapadékadatokat használják a jobb pontosság érdekében.
⒊ Ea (alkalmazási hatékonyság): Ezt a döntő tényezőt gyakran figyelmen kívül hagyják. Megmutatja, hogy az öntözőrendszerből hány százalékban jut el a növény gyökérzónájához. Egyetlen rendszer sem 100%-ban hatékony. Veszteségek a szélből, a párolgásból és a lefolyásból származnak. Ezt később részletesen megvizsgáljuk.
2.4 Folyamatfigyelés
Az öntözési folyamat során figyelemmel kell kísérni a talaj nedvességtartalmát és a termésnövekedési feltételeket, az öntözés mennyiségének időben történő beállításával, hogy a növények elegendő mennyiségű vizet kapjanak. Ezenkívül az optimális öntözési eredmények elérése érdekében az öntözési időt vagy a vízmennyiséget naponta kell kiszámítani és a tényleges körülmények alapján beállítani.
Összefoglalva, az öntözővíz-felhasználás megértése és pontos kiszámítása kulcsfontosságú az öntözőrendszerek tervezésében és üzemeltetésében.
A rendszer kiválasztása
Az Ön által használt öntözőrendszer drámaian befolyásolja a vízszámítást. Ezt az alkalmazás hatékonysága (Ea) változója rögzíti alapképletünkben.
3.1 Az alkalmazás hatékonyságának szerepe
A kijuttatás hatékonysága (Ea) a növény gyökérzónájában sikeresen tárolt, felvételre kész víz százalékos aránya. A maradék víz elvész a párolgás, a szél sodródása, a lefolyás vagy a gyökerek alatti mély perkoláció következtében.
Az alacsony, 50%-os Ea-val rendelkező rendszerben kétszer annyi vizet kell kijuttatni, amennyire a növénynek ténylegesen szüksége van. A magas, 95%-os Ea-val rendelkező rendszer szinte kiküszöböli ezt a pazarlást. Ez közvetlenül csökkenti a szivattyúzási költségeket és a vízfogyasztást.
3.2 A rendszer hatékonyságának összehasonlítása
A különböző rendszerek tipikus hatékonyságának megértése kulcsfontosságú a számításokhoz megfelelő Ea-érték kiválasztásához. Segít az új berendezésekbe történő stratégiai beruházások során is.
|
Öntözési módszer |
Tipikus Ea (%) |
A veszteség elsődleges okai |
Legjobb For |
|
Árvíz / Barázda |
40 - 60% |
Magas felületi párolgás, lefolyás, egyenetlen mély perkoláció. |
Egyenletes táblák, vízben-dús területek, speciális sót{1}}tűrő növények. |
|
Center Pivot / Sprinkler |
75 - 85% |
Permet párolgás, szélsodródás, lombkorona elfogása. |
Nagy, egységes szántóföldek gabonák, takarmányok és zöldségek számára. |
|
Csepegtető / mikro{0}}öntözés |
90 - 95%+ |
Minimális. Néhány felületi párolgás a nedves foltokból. |
Nagy-értékű sornövények, gyümölcsösök, szőlőültetvények, vízhiányos-területek. |
3.3 A csepegtető öntözőház
Az adatok egyértelműen azt mutatják, hogy a csepegtető öntözés kínálja a legnagyobb lehetőséget a vízfelhasználás hatékonyságára az öntözésben. Magas Ea-értéke közvetlenül csökkenti a teljes vízszükségletet a nettó öntözési szükséglet számításánál.
A csepegtető rendszerek lassan és közvetlenül a gyökérzónába juttatják a vizet. Ez minimálisra csökkenti a párolgás és a szél által okozott veszteséget. Ez a módszer csökkenti a gyomnövekedést is a sorok között, és rendkívül hatékony „trágyázást” tesz lehetővé - a tápanyagok öntözővízen keresztül történő kijuttatásával.
Azok számára, akik maximalizálják az alkalmazás hatékonyságát, kulcsfontosságú a minőségi berendezésekbe való befektetés. Megbízható termékek, mint pl speciális gyártóktól beszerezhető csepegtető szalagok, egyenletes vízszállítást és tartósságot biztosítanak. Ez közvetlenül hozzájárul a magasabb vízfelhasználás hatékonyságához és a jobb terméshozamhoz.
Speciális dinamikus beállítások
A statikus, szezonális számítások szilárd alapot adnak. A mezőgazdasági vízfelhasználás csúcshatékonyságának eléréséhez azonban túl kell lépnie az átlagokon, és valós idejű adatokat kell használnia- a dinamikus öntözéskezeléshez.
4.1 A talaj meghallgatása
A talajnedvesség-érzékelők közvetlen kommunikációt biztosítanak a növény gyökérzónájával. Kritikus kérdésekre válaszolnak: "Mikor kell öntözni?" és "Hány víz maradt a talajban?"
Ezek az eszközök a talaj víztartalmának közvetlen,{0}}földi mérését teszik lehetővé. Ez eltávolítja a találgatásokat az ütemezésből. A gyakori típusok közé tartoznak a tenziométerek, amelyek a talajvíz feszültségét mérik, és az elektronikus szondák (TDR, Capacitance), amelyek térfogati víztartalmat mérnek.
Helyezzen el érzékelőket különböző mélységekbe a gyökérzónán belül az öntözési triggerek létrehozásához. Például egy általános stratégia az öntözés, amikor a talaj nedvességtartalma a növényi víz-50%-ára csökken. Ez megakadályozza a termést érő terhelést.
4.2 Időjárási adatok integrálása
Egy igazán intelligens rendszer ahelyett, hogy az ET₀ korábbi havi átlagait használná, valós idejű időjárási adatokat használ{0}}.
A modern meteorológiai állomások napi vagy akár óránkénti ET₀ értékeket adnak. Ezek lehetnek-gazdaságban vagy egy regionális hálózat részein. Ezen élő adatok számításaiba történő integrálása lehetővé teszi az öntözési ütemezés azonnali módosítását.
Ez a gyakorlat megakadályozza a túlöntözést a várható esőzés előtt. Ezzel szemben biztosítja, hogy elegendő vizet használjon ahhoz, hogy átvészelje a váratlan hőhullámot. Finom-beállítja a vízfelhasználást, hogy megfeleljen az adott nap aktuális körülményeinek.
4.3 Vízveszteségek elszámolása
Egy igazán fejlett számítás túlmutat a terményszükségleteken. Elszámolja az egyéb szükséges vízfelhasználásokat és veszteségeket. Az alapvető útmutatók ilyen részletességgel ritkán foglalkoznak.
Az egyik kulcstényező a kioldódási követelmény (LR). Sós talajú vagy vizes területeken extra vizet kell alkalmazni, hogy a gyökérzóna alá öblítsék a felgyülemlett sókat. Ennek figyelmen kívül hagyása mérgező sófelhalmozódáshoz és idővel súlyos terméscsökkenéshez vezethet.
Emellett törekednie kell az elfolyásból és a mély szivárgásból származó veszteségek minimalizálására és elszámolására. Az olyan technikák, mint az „impulzusos öntözés”, drasztikusan csökkenthetik a lefolyást lejtős vagy szűk talajokon. Ez a vizet rövid sorozatokban alkalmazza, hogy lehetővé tegye a talaj felszívódását. Rendkívül fontos, hogy a rendszer kijuttatási mennyiségét a talaj beszivárgási arányához igazítsa. Ez megakadályozza, hogy a víz áthaladjon a gyökérzónán, mielőtt a növény felhasználhatná.
Következtetés
A naptári vagy talajtapintásos öntözés korszaka véget ért. A jövedelmezőbb, rugalmasabb és fenntarthatóbb mezőgazdasági működéshez vezető út adatokkal van kikövezve. A gazdálkodásban ezzel a megközelítéssel történő víztakarékosság következetesen megtérül a megtakarított víz, az energiatakarékosság és a magasabb, megbízhatóbb terméshozam formájában.