Zavlažování - Irrigation

Náboj zavlažovacího systému s otočným středem
Netěsnosti Mikrozavlažování odkapávací linky

Zavlažování je umělý proces aplikace kontrolovaného množství vody na půdu, který pomáhá při produkci plodin , ale také při pěstování krajinných rostlin a trávníků, kde může být znám jako zalévání . Zavlažování pomáhá pěstovat zemědělské plodiny, udržovat krajinu a obnovovat narušené půdy v suchých oblastech a v obdobích s méně než průměrnými srážkami. Zavlažování má také další využití v rostlinné výrobě, včetně ochrany před mrazem, potlačení růstu plevelů v obilných polích a zabránění konsolidaci půdy . Naproti tomu zemědělství, které se spoléhá pouze na přímé srážky, se označuje jako krmení deštěm . Mikro závlaha využívá menší tlak a průtok vody než závlaha nad hlavou. V kořenové zóně vytéká kapková závlaha .

Zavlažovací systémy se také používají k chlazení hospodářských zvířat , potlačování prachu , likvidaci odpadních vod a v těžbě . Zavlažování se často studuje společně s drenáží , což je odstranění povrchové a podpovrchové vody z daného místa.

Zavlažovací kanál v Osmaniye , Turecko
Sprinklerové zavlažování borůvek v Plainville, New York , Spojené státy americké

Zavlažování je ústředním rysem zemědělství již více než 5 000 let a je produktem mnoha kultur. Historicky to byl základ pro ekonomiky a společnosti po celém světě, od Asie po Ameriku.

Dějiny

Zavlažování poháněné zvířaty, Horní Egypt, ca. 1846

Archeologický průzkum našel důkazy o zavlažování v oblastech, kde chybí dostatečné množství přirozených srážek na podporu plodin pro zavlažované zemědělství . Nejstarší známé použití technologie se datuje do 6. tisíciletí před naším letopočtem v Khuzistánu na jihozápadě dnešního Íránu.

Zavlažování bylo používáno jako prostředek pro manipulaci s vodou v lužních pláních civilizace údolí Indu , jejíž aplikace se podle odhadů začala kolem roku 4500 př. N. L. A drasticky zvýšila velikost a prosperitu jejich zemědělských osad. Civilizace Indus Valley vyvinula propracované zavlažovací a akumulační systémy pro vodu, včetně umělých nádrží v Girnaru datovaných do roku 3000 př. N. L. A raný systém zavlažování kanálů od c. 2 600 př. N. L. Provádělo se rozsáhlé zemědělství s rozsáhlou sítí kanálů používaných pro účely zavlažování.

Zemědělci v mezopotámské nížině používali zavlažování nejméně ze třetího tisíciletí před naším letopočtem. Vyvinuli trvalé zavlažování a pravidelně zalévali plodiny během vegetačního období tím, že přiváděli vodu matricí malých kanálů vytvořených v poli. Starověcí Egypťané praktikovali zavlažování povodí pomocí zaplavení Nilu k zaplavení pozemků, které byly obklopeny hrází. Povodňová voda zůstala, dokud se úrodný sediment neusadil, než inženýři vrátili přebytek do vodního toku . Existují důkazy o tom, že starověký egyptský faraon Amenemhet III. Ve dvanácté dynastii (asi 1 800 př. N. L.) Využíval jako rezervoár přírodní jezero Faiyum Oasis jako zásobárnu pro skladování přebytků vody pro použití v období sucha. Jezero každoročně bobtnalo od záplav Nilu .

Mladí inženýři obnovující a rozvíjející starý zavlažovací systém Mughal v roce 1847 za vlády Mughalského císaře Bahadura Shaha II na indickém subkontinentu

Tyto Staří Nubians vyvinuli způsob zavlažování pomocí vodní kolo -jako zařízení nazvaný Sakia . Zavlažování začalo v Núbii někdy mezi třetím a druhým tisíciletím před naším letopočtem. Z velké části to záviselo na záplavových vodách, které by protékaly řekou Nil a dalšími řekami v dnešním Súdánu.

Zavlažování v Tamil Nadu, Indie

V subsaharské Africe dosáhlo zavlažování kultur a civilizací regionu Niger v prvním nebo druhém tisíciletí před naším letopočtem a bylo založeno na povodních v období dešťů a na sklizni vody.

Důkazy o zavlažování terasy se vyskytují v předkolumbovské Americe, rané Sýrii, Indii a Číně. V Zana údolí pohoří And v Peru , archeologové našli pozůstatky tří zavlažovací kanály Radiocarbon-datované od 4. tisíciletí před naším letopočtem , 3. tisíciletí BCE a 9. století nl . Tyto kanály poskytují nejranější záznam o zavlažování v Novém světě . Pod kanálem 4. tisíciletí byly nalezeny stopy po kanálu pravděpodobně pocházející z 5. tisíciletí před naším letopočtem .

Starověká Persie (současný Írán ) používala zavlažování již v 6. tisíciletí před naším letopočtem k pěstování ječmene v oblastech s nedostatečnými přírodními srážkami. Kanáty , vyvinuté ve starověké Persii kolem roku 800 př . N. L. , Patří k nejstarším dosud známým zavlažovacím metodám. Nyní se nacházejí v Asii, na Středním východě a v severní Africe. Systém se skládá ze sítě svislých vrtů a mírně se svažujících tunelů vedených do boků útesů a strmých kopců k čerpání podzemní vody. Noria , vodní kolo s hliněné hrnce kolem ráfku poháněné toku proudu (nebo zvířaty, kde je zdroj vody byl stále), nejprve vstoupil do použití uo tomto čase mezi římskými osadníky v severní Africe. Do roku 150 př. N. L. Byly hrnce vybaveny ventily, které umožňovaly hladší plnění, když byly tlačeny do vody.

Srí Lanka

Zavlažovací práce starověké Srí Lanky , nejstarší z doby kolem roku 300 př. N. L. Za vlády krále Pandukabhaya , a které se nepřetržitě vyvíjely dalších tisíc let, byly jedním z nejsložitějších zavlažovacích systémů starověkého světa. Kromě podzemních kanálů Sinhálci jako první postavili zcela umělé nádrže na skladování vody. Tyto nádrže a systémy kanálů sloužily především k zavlažování rýžových polí , která ke kultivaci vyžadují hodně vody. Většina těchto zavlažovacích systémů dosud existuje nepoškozená, v Anuradhapura a Polonnaruwa , kvůli pokročilému a přesnému inženýrství. Systém byl rozsáhle rekonstruován a dále rozšířen za vlády krále Parakrama Bahu (1153-1186 CE ).

Čína

Uvnitř karezského tunelu v Turpanu , Xinjiang , Čína

Nejstaršími známými hydraulickými inženýry v Číně byli Sunshu Ao (6. století př. N. L. ) Z období jara a podzimu a Ximen Bao (5. století př. N. L. ) Z období válčících států , oba pracovali na velkých zavlažovacích projektech . V oblasti S' -čchuan patřící do státu Qin starověké Číny byl Dujiangyanský zavlažovací systém navržený čínským hydrologem a zavlažovacím inženýrem Li Bingem postaven v roce 256 př. N. L. K zavlažování rozsáhlé oblasti zemědělské půdy, která dnes stále zásobuje vodou. Do 2. století našeho letopočtu, během dynastie Han , Číňané také používali řetězová čerpadla, která zvedala vodu z nižší výšky do vyšší. Ty byly poháněny ručním pedálem, hydraulickými vodními koly nebo rotujícími mechanickými koly taženými voly . Voda byla používána pro veřejné práce , poskytující vodu pro městské obytné čtvrti a palácové zahrady, ale většinou pro zavlažování kanálů a kanálů zemědělské půdy v polích.

Korea

Korea , Jang Yeong-sil , korejský inženýr dynastie Joseon , pod aktivním vedením krále, Sejonga Velikého , vynalezl první dešťový měřič na světě, uryanggye ( korejsky : 우량계 ) v roce 1441. Byl instalován v zavlažovacích nádržích jako součást celostátního systému pro měření a sběr srážek pro zemědělské aplikace. S tímto nástrojem by plánovači a zemědělci mohli lépe využít informace shromážděné v průzkumu.

Severní Amerika

Zavlažovací příkop v Montour County , Pennsylvania , USA

Nejstarší systém zemědělských zavlažovacích kanálů známý v oblasti dnešních Spojených států pochází z období mezi lety 1200 př. N. L. A 800 př. N. L. A byl objeven společností Desert Archaeology, Inc. v Maraně v Arizoně (sousedící s Tucsonem) v roce 2009. Zavlažovací kanál systém předchází kultuře Hohokam o dva tisíce let a patří k neidentifikované kultuře. V Severní Americe byl Hohokam jedinou kulturou, o které se vědělo, že při zavlažování plodin spoléhá na zavlažovací kanály, a jejich zavlažovací systémy podporovaly největší populaci na jihozápadě do roku 1300 n. L. Hohokam sestrojil sortiment jednoduchých kanálů kombinovaných s jezy v jejich různých zemědělské aktivity. Mezi 7. a 14. stoletím vybudovali a udržovali rozsáhlé zavlažovací sítě podél dolních solných a středních řek Gila, které soupeřily se složitostí těch, které se používaly na starověkém Blízkém východě, v Egyptě a v Číně. Ty byly zkonstruovány pomocí relativně jednoduchých výkopových nástrojů, bez výhody pokročilých inženýrských technologií, a dosáhly poklesů o několik stop na míli, vyvažovaly erozi a zanášení. Hohokam pěstuje odrůdy bavlny, tabáku, kukuřice, fazolí a tykve a také sklízí sortiment divokých rostlin. Pozdní v chronologické sekvenci Hohokamu také používali rozsáhlé systémy suchého zemědělství, primárně k pěstování agáve na potraviny a vlákninu. Jejich spoléhání se na zemědělské strategie založené na zavlažování kanálů, životně důležité v jejich méně než pohostinném pouštním prostředí a suchém klimatu, poskytlo základ pro agregaci venkovského obyvatelstva do stabilních městských center.

Jižní Amerika

Nejstarší známé zavlažovací kanály v Americe jsou v poušti severního Peru v údolí Zaña poblíž osady Nanchoc . Kanály byly radiokarbonové datovány nejméně do roku 3400 př. N. L. A pravděpodobně staré až 4700 př. N. L. Kanály v té době zavlažovaly plodiny, jako jsou arašídy , tykve , manioky , chenopody , příbuzný Quinoa a později kukuřice .

Současný rozsah

Podíl zavlažované zemědělské půdy (2015)

V roce 2000 činila celková úrodná půda 2 788 000 km 2 (689 milionů akrů) a byla celosvětově vybavena zavlažovací infrastrukturou. Asi 68% této oblasti je v Asii, 17% v Americe, 9% v Evropě, 5% v Africe a 1% v Oceánii. Nacházejí se největší souvislé oblasti s vysokou hustotou zavlažování:

  • V severní a východní Indii a Pákistánu podél řek Ganga a Indus
  • V povodí Hai He, Huang He a Yangtze v Číně
  • Podél řeky Nilu v Egyptě a Súdánu
  • V povodí řeky Mississippi-Missouri, jižních plání a v některých částech Kalifornie ve Spojených státech

Menší zavlažovací oblasti se rozprostírají téměř ve všech obydlených částech světa.

Vodní zahrady v Sigiriya , Srí Lanka

Do roku 2012 se rozloha zavlažované půdy zvýšila na odhadovaných celkem 3 242 917 km 2 (801 milionů akrů), což je téměř velikost Indie. Zavlažování 20% zemědělské půdy představuje 40% produkce potravin.

Druhy zavlažování

Existuje několik způsobů zavlažování. Liší se v tom, jak je voda rostlinám dodávána. Cílem je aplikovat vodu na rostliny co nejjednotněji, aby každá rostlina měla tolik vody, kolik potřebuje, ani příliš mnoho, ani málo. Zavlažování lze také chápat, zda je doplňkem srážek, jak se děje v mnoha částech světa, nebo zda jde o „ úplné zavlažování“, kdy plodiny jen zřídka závisí na jakémkoli přínosu srážek. Úplné zavlažování je méně časté a vyskytuje se pouze ve vyprahlých oblastech s velmi nízkými srážkami nebo když se plodiny pěstují v polosuchých oblastech mimo období dešťů.

Povrchové zavlažování

Povrchová závlaha, známá také jako gravitační závlaha, je nejstarší formou zavlažování a používá se již tisíce let. V povrchových ( brázdách, povodních nebo hladinových povodích ) zavlažovacích systémech se voda pohybuje po povrchu zemědělské půdy, aby ji zvlhčila a pronikla do půdy. Voda se pohybuje sledováním gravitace nebo svahu země. Povrchovou závlahu lze rozdělit na brázdu, hraniční pás nebo zavlažování pánve . Často se nazývá povodňové zavlažování, pokud má zavlažování za následek záplavu nebo téměř zaplavení obdělávané půdy. Historicky byla povrchová závlaha nejběžnější metodou zavlažování zemědělské půdy a stále se používá ve většině částí světa.

Tam, kde to umožňují hladiny vody ze zavlažovacího zdroje, jsou hladiny kontrolovány hrází, obvykle ucpané půdou. To je často vidět v řadových rýžových polích (rýžová pole), kde se metoda používá k zaplavení nebo kontrole hladiny vody v každém odlišném poli. V některých případech je voda čerpána nebo zvedána lidskou nebo zvířecí silou na úroveň země. Účinnost povrchové závlahy při aplikaci vody je obvykle nižší než u jiných forem závlahy.

Rezidenční povodňové zavlažování ve Phoenixu, Arizona, USA

Povrchové zavlažování se dokonce používá k zalévání krajiny v určitých oblastech, například ve Phoenixu v Arizoně a okolí . Zavlažovaná oblast je obklopena bermou a voda je dodávána podle harmonogramu stanoveného místní zavlažovací oblastí .

Mikro závlaha

Kapková závlaha - kapačka v akci

Mikro závlaha , někdy nazývaná lokalizovaná závlaha , nízkoobjemová závlaha nebo pramínková závlaha, je systém, kde je voda distribuována pod nízkým tlakem potrubím v předem určeném schématu a aplikována jako malý výboj do každé rostliny nebo sousedící s to. Tradiční kapkové závlahy využívající jednotlivé zářiče, podpovrchové kapkové závlahy (SDI), mikrospreje nebo mikrosprejery a mini-bublinkové zavlažování patří do této kategorie zavlažovacích metod.

Kapkové zavlažování

Rozložení kapkové závlahy a její části
Mikropostřikovač

Kapková (nebo mikro) závlaha, známá také jako kapková závlaha, funguje, jak naznačuje její název. V tomto systému voda klesá po kapkách právě v poloze kořenů. Voda je dodávána v kořenové zóně rostlin nebo v jejich blízkosti , po kapkách. Tato metoda může být vodou nejúčinnější metodou zavlažování, pokud je správně řízena, odpařování a odtok jsou minimalizovány. Účinnost kapkové závlahy na polní vodě se při správném hospodaření obvykle pohybuje v rozmezí 80 až 90 procent.

V moderním zemědělství je kapková závlaha často kombinována s plastovým mulčem , což dále snižuje odpařování, a je také prostředkem dodávky hnojiva. Tento proces je známý jako fertigace .

Hluboká perkolace, kdy se voda pohybuje pod kořenovou zónou, může nastat, pokud je odkapávací systém provozován příliš dlouho nebo pokud je rychlost podávání příliš vysoká. Metody kapkové závlahy sahají od velmi high-tech a počítačových až po low-tech a pracné. Nižší tlaky vody jsou obvykle zapotřebí než u většiny ostatních typů systémů, s výjimkou nízkoenergetických středových otočných systémů a povrchových zavlažovacích systémů, a systém může být navržen pro jednotnost v celém poli nebo pro přesné dodávání vody do jednotlivých rostlin v krajině obsahující směs rostlinných druhů. Přestože je obtížné regulovat tlak ve strmých svazích, jsou k dispozici emitory kompenzující tlak , takže pole nemusí být vyrovnané. High-tech řešení zahrnuje přesně kalibrované zářiče umístěné podél potrubí, které vycházejí z počítačové sady ventilů .

Zavlažování postřikovačem

Postřikovače plodin poblíž Rio Vista, Kalifornie , USA
Cestovní postřikovač v Millets Farm Center, Oxfordshire , Velká Británie

V postřikovači nebo zavlažování nad hlavou je voda vedena potrubím na jedno nebo více centrálních míst v poli a distribuována nadzemními vysokotlakými postřikovači nebo děly. Systém využívající sprinklery, spreje nebo zbraně namontované nad hlavou na trvale instalovaných stoupačkách se často označuje jako solidní zavlažovací systém. Rotační postřikovače s vyšším tlakem se nazývají rotory a jsou poháněny kulovým pohonem, převodovým pohonem nebo nárazovým mechanismem. Rotory mohou být navrženy tak, aby se mohly otáčet v plném nebo částečném kruhu. Zbraně jsou podobné rotorům, kromě toho, že obecně pracují při velmi vysokých tlacích 275 až 900 kPa (40 až 130 psi) a průtokech 3 až 76 l/s (50 až 1 200 gal/min), obvykle s průměrem trysky v rozsah 10 až 50 mm (0,5 až 1,9 palce). Zbraně se používají nejen pro zavlažování, ale také pro průmyslové aplikace, jako je potlačení prachu a těžba dřeva .

Postřikovače lze také namontovat na pohyblivé plošiny spojené se zdrojem vody hadicí. Automaticky se pohybující kolové systémy známé jako pohyblivé postřikovače mohou bez dozoru zavlažovat oblasti, jako jsou malé farmy, sportovní hřiště, parky, pastviny a hřbitovy. Většina z nich používá délku polyetylenových trubek navinutých na ocelovém bubnu. Když je hadička navinuta na buben poháněný závlahovou vodou nebo malým plynovým motorem, postřikovač se táhne přes pole. Když postřikovač dorazí zpět k cívce, systém se vypne. Tento typ systému je většině lidí znám jako cestovní zavlažovací postřikovač „waterreel“ a jsou široce používány k potlačení prachu, zavlažování a pozemní aplikaci odpadních vod.

Ostatní cestovatelé používají plochou gumovou hadici, která se táhne za sebou, zatímco plošina postřikovače je tažena za kabel.

Středový čep

Malý středový otočný systém od začátku do konce
Postřikovač s otočným aplikátorem ve stylu rotátoru
Středový čep s postřikovači
Zavlažovací systém kol v Idaho , USA, 2001

Středová otočná závlaha je forma zavlažování postřikovače využívající několik segmentů potrubí (obvykle z pozinkované oceli nebo hliníku) spojených k sobě a podepřených vazníky , namontovaných na kolových věžích s postřikovači umístěnými podél jeho délky. Systém se pohybuje v kruhovém vzoru a je napájen vodou z bodu otáčení ve středu oblouku. Tyto systémy se nacházejí a používají ve všech částech světa a umožňují zavlažování všech typů terénu. Novější systémy mají kapkové postřikovací hlavy, jak ukazuje následující obrázek.

Od roku 2017 má většina středových otočných systémů kapky zavěšené na trubce ve tvaru písmene U připevněné v horní části trubky s postřikovacími hlavami, které jsou umístěny několik stop (maximálně) nad plodinou, čímž se omezují ztráty způsobené odpařováním. Kapky lze také použít s hadicemi nebo bublinkami, které ukládají vodu přímo na zem mezi plodiny. Plodiny jsou často vysazeny do kruhu, aby odpovídaly středovému čepu. Tento typ systému je známý jako LEPA ( Low Energy Precision Application ). Původně byla většina středových čepů poháněna vodou. Ty byly nahrazeny hydraulickými systémy ( TL Irrigation ) a systémy poháněnými elektromotory (Reinke, Valley, Zimmatic). Mnoho moderních čepů je vybaveno zařízeními GPS .

Zavlažování bočním pohybem (boční válec, linie kol, pohyb kola)

Řada trubek, z nichž každá má kola o průměru asi 1,5 m trvale připevněna k jeho středu, a protipožární trysky podél jeho délky, jsou spojeny dohromady. Voda je na jednom konci dodávána pomocí velké hadice. Poté, co se na jeden pás pole aplikuje dostatečné zavlažování, se hadice odstraní, voda se vypustí ze systému a sestava se odvalí buď ručně, nebo pomocí účelového mechanismu, takže se postřikovače přesunou do jiné polohy přes pole. Hadice se znovu připojí. Proces se opakuje po vzoru, dokud není celé pole zavlažováno.

Tento systém je levnější na instalaci než středový čep, ale provoz je mnohem náročnější na práci-necestuje automaticky po poli: nanáší vodu na stacionární pás, musí být vypuštěn a poté naválcován na nový pás. Většina systémů používá hliníkovou trubku o průměru 100 nebo 130 mm (4 nebo 5 palců). Trubka slouží současně jako transport vody i jako osa pro otáčení všech kol. Pohonný systém (často se nachází v blízkosti středu linie kol) otáčí sevřené části potrubí jako jedna náprava a valí celou řadu kol. Pokud dojde k nesouososti systému, může být nutné ruční nastavení jednotlivých poloh kol.

Kolové systémy jsou omezeny množstvím vody, kterou mohou nést, a omezené výškou plodin, které lze zavlažovat. Jednou z užitečných vlastností systému laterálního přesunu je to, že se skládá ze sekcí, které lze snadno odpojit a přizpůsobovat se tvaru pole při pohybu linky. Nejčastěji se používají pro malá, přímočará nebo podivně tvarovaná pole, kopcovité nebo hornaté oblasti nebo v oblastech, kde je práce levná.

Systémy postřikovačů trávníku

Na rozdíl od přenosného postřikovače na konci hadice je trvale instalován systém postřikovače trávníku. Sprinklerové systémy jsou instalovány v obytných trávnících, v komerční krajině, pro kostely a školy, ve veřejných parcích a na hřbitovech a na golfových hřištích . Většina součástí těchto zavlažovacích systémů je skryta pod zemí, protože estetika je v krajině důležitá. Typický postřikovací systém na trávník bude sestávat z jedné nebo více zón, jejichž velikost je omezena kapacitou zdroje vody. Každá zóna bude pokrývat určenou část krajiny. Úseky krajiny budou obvykle rozděleny podle mikroklimatu , typu rostlinného materiálu a typu zavlažovacího zařízení. Krajinný zavlažovací systém může kromě postřikovačů zahrnovat také zóny obsahující kapkové zavlažování, bublinky nebo jiné typy zařízení.

Ačkoli se stále používají ruční systémy, většina systémů postřikovačů trávníku může být ovládána automaticky pomocí ovladače zavlažování, kterému se někdy říká hodiny nebo časovač. Většina automatických systémů využívá elektrické solenoidové ventily . Každá zóna má jeden nebo více těchto ventilů, které jsou zapojeny do ovladače. Když ovladač odešle energii do ventilu, ventil se otevře a voda může proudit do postřikovačů v této zóně.

K zavlažování trávníku se používají dva hlavní typy postřikovačů, vyskakovací postřikovací hlavy a rotory. Rozprašovací hlavy mají pevný rozstřik, zatímco rotory mají jeden nebo více proudů, které se otáčejí. Rozstřikovací hlavy se používají k pokrytí menších ploch, zatímco rotory se používají pro větší plochy. Rotory golfových hřišť jsou někdy tak velké, že jeden postřikovač je kombinován s ventilem a nazývá se „ventil v hlavě“. Při použití v oblasti trávníku jsou postřikovače instalovány tak, aby horní část hlavy byla v jedné rovině s povrchem země. Když je systém pod tlakem, hlava vyskočí ze země a bude zalévat požadovanou oblast, dokud se ventil nezavře a nevypne tuto zónu. Jakmile v postranní čáře již není žádný tlak, zavlažovací hlava se zatáhne zpět do země. V květinových záhonech nebo keřových oblastech mohou být postřikovače namontovány na nadzemních stoupačkách nebo mohou být použity i vyšší vyskakovací postřikovače a instalovány v jedné rovině jako na trávníku.

Nárazový postřikovač zalévající trávník, příklad postřikovače na konci hadice

Hadicové postřikovače

Existuje mnoho typů postřikovačů na konci hadice. Mnoho z nich jsou menší verze větších zemědělských a krajinných postřikovačů, dimenzovaných na práci s typickou zahradní hadicí. Některé mají špičatou základnu, která jim umožňuje dočasně uvíznout v zemi, zatímco jiné mají sáňkovou základnu navrženou tak, aby se dala vlečet, když je připevněna k hadici.

Subirrigation

Subirrigation se používá již mnoho let v polních plodinách v oblastech s vysokými hladinami vody . Je to metoda uměle zvyšovat hladinu podzemní vody dovolit půdě se navlhčí z níže uvedených elektráren kořenové zóny. Tyto systémy se často nacházejí na trvalých travních porostech v nížinách nebo údolích řek a jsou kombinovány s drenážní infrastrukturou. Systém čerpacích stanic, kanálů, jezů a bran umožňuje zvýšit nebo snížit hladinu vody v síti příkopů a tím kontrolovat hladinu vody.

Subirrigation se také používá v komerční skleníkové výrobě, obvykle pro rostliny v květináčích . Voda je dodávána zespodu, absorbována vzhůru a přebytek shromažďován k recyklaci. Roztok vody a živin obvykle zaplaví kontejner nebo protéká žlabem na krátkou dobu, 10–20 minut, a poté se čerpá zpět do záchytné nádrže k opětovnému použití. Sub-zavlažování ve sklenících vyžaduje poměrně sofistikované, drahé vybavení a správu. Výhodami jsou ochrana vody a živin a úspora práce díky snížené údržbě a automatizaci systému . Je to v principu a působení podobné zavlažování podpovrchových nádrží.

Dalším typem zavlažování je samozavlažovací nádoba, známá také jako podzavlažovací květináč . Skládá se z květináče zavěšeného na nádrži s nějakým typem materiálu, který odvádí vlhkost, jako je polyesterové lano. Voda je nasávána knotem kapilárním působením. Podobnou technikou je knot postele ; i toto využívá kapilární akci.

Podpovrchová textilní závlaha

Diagram ukazující strukturu příkladu instalace SSTI

Podpovrchová textilní závlaha (SSTI) je technologie navržená speciálně pro subirigaci ve všech půdních texturách od pouštních písků až po těžké jíly. Typický podpovrchový textilní zavlažovací systém má nepropustnou základní vrstvu (obvykle polyethylen nebo polypropylen ), odkapávací linku, která vede podél této základny, vrstvu geotextilie na vrcholu odkapávací čáry a nakonec úzkou nepropustnou vrstvu na horní části geotextilie ( viz diagram). Na rozdíl od standardní kapkové závlahy není vzdálenost zářičů v odkapávacím potrubí rozhodující, protože geotextilie pohybuje vodou po tkanině až 2 m od odkapávače. Nepropustná vrstva efektivně vytváří umělý vodní stůl.

Zavlažovací systém Maddu nebo Madda

Madda

Jedná se o zavlažovací systém na vodě Nai Gaj . Maddu nebo Madda je vodní tok vyrobený z klacků a prostěradel. Listy byly vyrobeny z listů kopcovitého keře podobného datlovníku. Gaj teče z Balúčistánu do pákistánské provincie Sindh přes kopcovité oblasti pohoří Kirthar . V kopcovité oblasti lidé povznášejí vodu Gaj do vysokých údolí pomocí systému Maddu pro pěstování plodin a zeleniny v horských oblastech. Tento systém existuje již po staletí.

Zdroje vody

Zavlažování probíhá extrakcí pomocí čerpadla přímo z Gumti , vidět na pozadí, v Comilla , Bangladéš .

Zavlažovací voda může pocházet z podzemních vod (extrahovaných z pramenů nebo pomocí studní ), z povrchových vod (čerpaných z řek , jezer nebo nádrží ) nebo z nekonvenčních zdrojů, jako je čištěná odpadní voda , odsolená voda , drenážní voda nebo sběr mlhy . Zvláštní formou zavlažování pomocí povrchové vody je závlahové zavlažování , nazývané také sběr povodňové vody . V případě povodně (spate) je voda pomocí sítě přehrad, bran a kanálů odkloněna do normálně suchých koryt (wadis) a rozložena na velkých plochách. Vlhkost uložená v půdě bude poté použita k pěstování plodin. Spate zavlažovací oblasti se nacházejí zejména v polosuchých nebo suchých, horských oblastech. Zatímco sběr povodňové vody patří k uznávaným zavlažovacím metodám, dešťová voda se obvykle nepovažuje za formu zavlažování. Sběr dešťové vody je sběr odtokové vody ze střech nebo nevyužitých pozemků a její koncentrace.

Přibližně 90% celosvětově vyprodukované odpadní vody zůstává neupraveno, což způsobuje rozsáhlé znečištění vody , zejména v zemích s nízkými příjmy. Zemědělství stále častěji využívá jako zdroj závlahové vody neupravenou odpadní vodu. Města poskytují lukrativní trhy s čerstvými produkty, takže jsou pro zemědělce atraktivní. Protože však zemědělství musí soupeřit o stále vzácnější vodní zdroje s průmyslovými a obecními uživateli (viz Nedostatek vody níže), často pro zemědělce neexistuje jiná alternativa než použít vodu znečištěnou městským odpadem, včetně odpadních vod, přímo k zalévání jejich plodin. Z používání vody naplněné patogeny tímto způsobem může vyplývat značné zdravotní riziko, zvláště pokud lidé jedí syrovou zeleninu, která byla zavlažována znečištěnou vodou. International Water Management Institute pracoval v Indii, Pákistánu, Vietnamu, Ghany, Etiopie, Mexika a dalších zemí na různých projektech zaměřených na posuzování a snižování rizika odpadních vod zavlažování. Jsou zastánci přístupu „více bariér“ k využívání odpadních vod, kde jsou zemědělci vybízeni k přijetí různých způsobů snižování rizik. Patří mezi ně zastavení zavlažování několik dní před sklizní, aby patogeny odumřely na slunci, opatrná aplikace vody, aby nekontaminovala listy pravděpodobně konzumované syrové, čištění zeleniny dezinfekčním prostředkem nebo ponechání fekálního kalu používaného v zemědělství před použitím vyschnout jako lidský hnůj. Světová zdravotnická organizace vypracovala pokyny pro bezpečné nakládání s vodami.

V zemích, kde se v noci prolíná vlhký vzduch, lze vodu získat kondenzací na studené povrchy. To se praktikuje ve vinicích na Lanzarote pomocí kamenů ke kondenzaci vody. Sběrače mlhy jsou také vyrobeny z plátna nebo fóliových listů. Využívání kondenzátu z klimatizačních jednotek jako zdroje vody je stále oblíbenější ve velkých městských oblastech.

V listopadu 2019 pomohlo spuštění v Glasgowě farmáři ve Skotsku založit jedlé plodiny z mořské vody zavlažované mořskou vodou. Akr dříve marginální půdy byla uvedena obdělávanou růst Samphire , moře blite a mořské aster ; tyto rostliny přinášejí vyšší zisk než brambory. Země je dvakrát denně zavlažována povodněmi, aby simulovala přílivové záplavy; voda je čerpána z moře pomocí větrné energie. Dalšími výhodami jsou sanace půdy a sekvestrace uhlíku .

Hrozny v Petrolině v Brazílii umožnily v této polosuché oblasti pouze kapkovou závlahou

Účinnost

Moderní zavlažovací metody jsou dostatečně účinné na to, aby rovnoměrně zásobovaly celé pole vodou, takže každá rostlina má tolik vody, kolik potřebuje, ani příliš, ani příliš málo. Účinnost využití vody v terénu lze určit následovně:

  • Účinnost polní vody (%) = (voda přenášená plodinou ÷ voda aplikovaná na pole) x 100

Až do 60. let 20. století nebyla voda uznávána jako vzácný zdroj. V té době byla na planetě méně než polovina současného počtu lidí. Lidé nebyli tak bohatí jako dnes, konzumovali méně kalorií a jedli méně masa , takže na výrobu jejich jídla bylo potřeba méně vody. Vyžadovaly třetinu objemu vody, kterou v současné době odebíráme z řek. Dnes je soutěž o vodní zdroje mnohem intenzivnější. Důvodem je, že nyní je na planetě více než sedm miliard lidí , což zvyšuje pravděpodobnost nadměrné spotřeby potravin produkovaných živočišným zemědělstvím žíznivým po vodě a intenzivními zemědělskými postupy a roste konkurence o vodu z průmyslu , urbanizace a plodin na biopaliva . Aby se zabránilo globální vodní krizi , budou se muset zemědělci snažit zvýšit produktivitu, aby uspokojili rostoucí požadavky na potraviny , zatímco průmysl a města najdou způsoby, jak vodu využívat efektivněji.

Zvýšená účinnost zavlažování má řadu pozitivních výsledků pro zemědělce, komunitu a širší životní prostředí. Nízká účinnost aplikace předpokládá, že množství vody aplikované na pole překračuje požadavky plodin nebo polí. Zvýšení účinnosti aplikace znamená, že se zvýší množství plodiny vyprodukované na jednotku vody. Vylepšené účinnosti lze dosáhnout buď aplikací menšího množství vody na stávající pole, nebo rozumnějším využíváním vody, čímž se dosáhne vyšších výnosů ve stejné oblasti půdy. V některých částech světa jsou zemědělcům účtovány poplatky za závlahovou vodu, takže nadměrné používání má pro zemědělce přímé finanční náklady. Zavlažování často vyžaduje čerpání energie (buď elektřiny nebo fosilních paliv) k dodávání vody do pole nebo dodávce správného provozního tlaku. Zvýšená účinnost tedy sníží náklady na vodu i náklady na energii na jednotku zemědělské produkce. Snížení spotřeby vody na jednom poli může znamenat, že je zemědělec schopen zavlažovat větší plochu půdy, což zvyšuje celkovou zemědělskou produkci. Nízká účinnost obvykle znamená, že se přebytečná voda ztrácí prosakováním nebo odtokem, což může mít za následek ztrátu živin v plodinách nebo pesticidů s potenciálním nepříznivým dopadem na okolní prostředí.

Zlepšení účinnosti zavlažování se obvykle dosahuje jedním ze dvou způsobů, a to buď vylepšením návrhu systému, nebo optimalizací správy zavlažování. Zlepšení návrhu systému zahrnuje převod z jedné formy zavlažování na jinou (např. Z brázdy na kapkovou závlahu) a také prostřednictvím malých změn v současném systému (například změnou průtoků a provozních tlaků). Řízení zavlažování se týká plánování událostí zavlažování a rozhodování o tom, kolik vody se použije.

Úspěšné zemědělství závisí na tom, aby měli zemědělci dostatečný přístup k vodě. Nedostatek vody je však již v mnoha částech světa kritickým omezením pro zemědělství. Pokud jde o zemědělství, Světová banka se zaměřuje na produkci potravin a vodní hospodářství jako na stále globálnější problém, který podporuje rostoucí diskusi. Fyzický nedostatek vody je tam, kde není dostatek vody pro splnění všech požadavků, včetně těch, které jsou nutné pro efektivní fungování ekosystémů. Suché oblasti často trpí fyzickým nedostatkem vody. Vyskytuje se také tam, kde se zdá, že je voda bohatá, ale kde jsou zdroje přehnané. K tomu může dojít tam, kde dochází k nadměrnému rozvoji hydraulické infrastruktury, obvykle kvůli zavlažování. Mezi příznaky fyzického nedostatku vody patří zhoršování životního prostředí a ubývající podzemní vody . Ekonomický nedostatek je mezitím způsoben nedostatečnými investicemi do vody nebo nedostatečnou lidskou kapacitou k uspokojení poptávky po vodě. Mezi symptomy ekonomického nedostatku vody patří nedostatečná infrastruktura, kdy lidé často musejí čerpat vodu z řek pro domácí a zemědělské využití. V současné době žije v oblastech s nedostatkem vody přibližně 2,8 miliardy lidí.

Technické výzvy

Zavlažovací schémata zahrnují řešení mnoha technických a ekonomických problémů při minimalizaci negativních dopadů na životní prostředí. Mezi takové problémy patří:

  • Soutěž o práva povrchových vod .
  • Přečerpání (vyčerpání) podzemních vodonosných vrstev . V polovině 20. století vedl příchod naftových a elektrických motorů k systémům, které dokázaly čerpat podzemní vodu z hlavních vodonosných vrstev rychleji, než by je mohla plnit drenážní nádrž. To může vést k trvalé ztrátě kapacity kolektoru, snížení kvality vody, poklesu půdy a dalším problémům. Budoucnost produkce potravin v takových oblastech, jako je Severočínská nížina , oblast Paňdžáb v Indii a Pákistánu a Velké pláně USA, je tímto jevem ohrožena.
  • Ground poklesy (např New Orleans, Louisiana )
  • Pod závlahou nebo zavlažováním poskytujícím rostlině jen tolik vody (např. Při zavlažování kapkovou linií) je zajištěna špatná kontrola salinity půdy, což vede ke zvýšené salinitě půdy s následným hromaděním toxických solí na povrchu půdy v oblastech s vysokým odpařováním. To vyžaduje buď vyluhování, aby se tyto soli odstranily, a způsob drenáže, který soli odnese pryč. Při použití odkapávacích linek se louhování nejlépe provádí pravidelně v určitých intervalech (jen s mírným přebytkem vody), aby se sůl spláchla zpět pod kořeny rostliny.
  • Nestabilní přední nestabilita drenáže , známá také jako viskózní prstoklad, kde nestabilní přední strana drenáže má za následek vzorec prstů a viskózně zachycené nasycené zóny.
  • Nadměrné zavlažování kvůli špatné rovnoměrnosti distribuce nebo nakládání s odpady plýtvá vodou, chemikáliemi a může vést ke znečištění vody .
  • Hluboká drenáž (z nadměrného zavlažování) může mít za následek vzestup hladin vody, což v některých případech povede k problémům se slaností zavlažování, která vyžaduje regulaci vodního toku nějakou formou podpovrchové drenáže půdy .
  • Zavlažování fyziologickým roztokem nebo vodou s vysokým obsahem sodíku může poškodit strukturu půdy v důsledku tvorby zásadité půdy .
  • Ucpávání filtrů: řasy mohou ucpat filtry, odkapávací instalace a trysky. K regulaci řas v zavlažovacích systémech lze použít chlorační, algicidní, UV a ultrazvukové metody.
  • Pomoc drobným majitelům při udržitelném a kolektivním řízení zavlažovací technologie a změn v technologii.
  • Komplikace v přesném měření výkonu zavlažování, které se mění v čase a prostoru pomocí opatření, jako je produktivita, účinnost, spravedlnost a přiměřenost.

Dopad na společnost

Studie z roku 2016 zjistila, že země, jejichž zemědělství záviselo na zavlažování, jsou častěji autokratické než jiné země. Autoři studie "tvrdí, že účinek má historický původ: zavlažování umožnilo vyloděným elitám ve vyprahlých oblastech monopolizovat vodu a ornou půdu. Díky tomu se elity staly silnějšími a lépe schopnými postavit se proti demokratizaci".

Viz také

Reference

Další čtení

  • Elvin, Marku. Ústup slonů: environmentální historie Číny (Yale University Press, 2004)
  • Relikvie, Peter J. a Donald G. Thompson. Historie zavlažování v Austrálii ANCID, 1995.
  • Howell, Terry. "Kapky života v historii zavlažování." Irrigation journal 3 (2000): 26–33. historie systémů postřikovačů online
  • Hassane, Johne. Historie vody v moderní Anglii a Walesu (Manchester University Press, 1998)
  • Vaidyanathan, A. Management vodních zdrojů: instituce a rozvoj zavlažování v Indii (Oxford University Press, 1999)

Deníky

  • Irrigation Science , ISSN  1432-1319 (elektronická) 0342-7188 (papír), Springer
  • Journal of Irrigation and Drainage Engineering , ISSN  0733-9437 , ASCE Publications
  • Zavlažování a drenáž , ISSN  1531-0361 , John Wiley & Sons, Ltd.
  • Agricultural Water Management , ISSN  0378-3774 , Elsevier.

externí odkazy