Погађање колико воде треба користити је један од највећих скривених трошкова у пољопривреди. Превише воде ствара отицање, испире хранљиве материје и троши енергију. Премало воде оптерећује усеве и смањује приносе. Овде се ради о прецизности.
Научно израчунавање воде за наводњавање вам даје јасан метод да одредите тачно колико воде је потребно вашим усевима и када им је потребна. Ово чини основу за паметно управљање фармама. Овај водич вас води кроз цео процес.
Разумевање основних принципа
Да бисте тачно израчунали воду за наводњавање, прво морате разумети шта покреће потражњу за водом на фармама. Ово знање објашњава „зашто“ иза математике.
1.1 Дефинисање захтева за водом
○ Потреба за водом за усеве (ЦВР) је укупна вода потребна усеву од садње до жетве у савршеним условима раста.
○ Захтеви за воду за наводњавање (ИВР) су различити. То је део ЦВР-а који морате да обезбедите наводњавањем. Ово је једнако ЦВР минус вода из других извора као што су падавине и ускладиштена влага у тлу.
1.2 Модел водног биланса
Замислите своје поље као банковни рачун. Модел равнотеже воде прати сваку кап као књига. Принцип је једноставан: оно што улази мора бити једнако ономе што излази плус свака промена у складишту.
☆ Уноси (наводњавање + падавине)=Излази (евапотранспирација + отицање + дубока перколација) + промена у складиштењу воде у земљишту
Ваш циљ је да управљате уносом "Наводњавање". Ово одржава „Промену складиштења воде у земљишту“ на оптималном нивоу за здраве усеве.
1.3 Деконструкција кључних компоненти
Неколико кључних варијабли покреће ову једначину водног биланса. Њихово разумевање је неопходно за тачне прорачуне.
○ Потенцијална евапотранспирација (ЕТ₀) је ваша полазна тачка. Показује максималну стопу губитка воде у атмосферу са стандардне, добро{1}}наводњене травнате површине. Време покреће ову метрику кроз сунчево зрачење, температуру, ветар и влажност.
○ Коефицијент усева (Кц) прилагођава ЕТ₀ за ваш специфични усев. Млада биљка кукуруза троши мање воде него потпуно одрасла. Кц фактор одражава ову промену. Она варира у свим фазама раста усева: почетна, развојна, средња-сезона и касна-сезона.
○ Ефективна падавина (Пе) је део укупних падавина који заправо помаже усеву. Ово је киша која се упија у земљу и остаје у зони корена. Кратак, јак пљусак може изазвати значајно отицање. Њена ефективна количина падавина је много мања од укупне измерене количине.
Овладавање основном формулом
Сада када разумете принципе, можете их уградити у практичну једначину. Ово је ваш главни алат за израчунавање потреба за наводњавањем.
2.1 Фаза пројектовања: Процена заснована на „најгорем-сценарију“
2.1.1 Прорачун употребе воде за наводњавање у фази пројектовања
У фази пројектовања и планирања, прорачун коришћења воде за наводњавање се заснива на факторима као што су најнеповољнији начин наводњавања на локацији пројекта, максимална потрошња воде током периода раста усева и најнеповољнији временски услови (под претпоставком да нема падавина током дужег периода, односно падавина=0). Прво, потребно је одредити сезону раста усева и максималну потражњу за наводњавањем током периода раста. Најнеповољније временске прилике су потребе усева за водом током лета. Када се ротирају више усева, за прорачун потрошње воде треба изабрати усев са највећом потражњом воде током лета. Коначно, на основу пројектних параметара система за наводњавање, као што су начин наводњавања, ефикасност наводњавања, итд., израчунава се потрошња воде за наводњавање.
У фази планирања и пројектовања, као основу за пројектовање треба изабрати период током којег култура расте. Исправан избор је да се потреба за водом усева током периода раста са највећом потрошњом воде користи као пројектована потражња за водом усева.
2.1.2 Референтна табела и основа за одређивање пројектног интензитета потрошње воде (ЕТц)
Стандард за пројектовање микро-техничког наводњавања ГБ/Т 50485-2020 „Технички стандарди за микронаводњавање“ директно обезбеђује пројектовану потрошњу воде за усеве, као што је приказано у табели 1: Интензитет пројектоване потрошње воде (мм/д). Пројектована потреба за водом усева се користи само за израчунавање дизајна циклуса наводњавања.
|
Усјеви |
Наводњавање капањем |
Микро{0}}наводњавање помоћу прскалице |
Усјеви |
Наводњавање капањем |
Микро{0}}наводњавање помоћу прскалице |
|
Грожђе, дрвеће, диње |
3-7 |
4-8 |
Поврће (отворено поље) |
4-7 |
5-8 |
|
Житарице, памук, уљане биљке |
4-7 |
\ |
Хладне-сезоне траве |
\ |
5-8 |
|
Поврће (заштићена подручја) |
2-4 |
\ |
Топла{0}}сезонска трава |
\ |
3-5 |
То је зато што, за усеве који одговарају одређеном начину наводњавања, нема потребе да се узима у обзир период раста и временске варијације. Ове захтеве може бити немогуће испунити у фази пројектовања. Конвенционална потрошња воде за наводњавање, која се односи на количину воде која се користи у једном догађају наводњавања, назива се квота за наводњавање (квота за наводњавање се односи на дубину воде примењене током једног наводњавања или количину воде примењене по јединици површине током једног наводњавања).
2.1.3 Дизајнирати квоту за наводњавање и максималну количину наводњавања по догађају
Максимална количина наводњавања по догађају:
где:
мак′- горња граница одговарајућег садржаја влаге у земљишту (у %), израчуната запреминским односом;
мин′- доња граница одговарајућег садржаја влаге у земљишту (у %), израчунато по запреминском односу;
η- коефицијент искоришћења воде за наводњавање. Различите методе наводњавања имају различите вредности за овај коефицијент. Генерално, за наводњавање кап по кап: η=0.9; за наводњавање прскалицама: η=0.85.
мак′=95% капацитета поља, мин′=70% капацитета поља.
2.1.4 Стандардна метода прорачуна за пројектовање циклуса наводњавања
У фази пројектовања, циклус наводњавања се може израчунати према техничком стандарду за наводњавање спринклером ГБ/Т 50085-2007, формула 4.3.4. Циклус наводњавања и број наводњавања треба одредити на основу локалних експерименталних података. Уколико недостају експериментални подаци, број наводњавања се може одредити на основу пројектне репрезентативне године и режима наводњавања формулисаног по принципу водног биланса. Циклус наводњавања се може израчунати на следећи начин:
где:
○ Т - дизајн циклуса наводњавања, израчуната вредност је цео број (дана);
○ ЕТa- пројектовани интензитет потрошње воде за усеве, изабран из табеле или узет као просечна вредност вршног периода наводњавања за пројектну репрезентативну годину (мм/д);
○ md- пројектована квота за наводњавање (мм).
Уобичајена формула за израчунавање потрошње воде за наводњавање:
И=ЕТц +В−П
где:
○ И - потрошња воде за наводњавање, у мм;
○ ЕТц - пројектовани интензитет потрошње воде, у мм/д;
○ П - падавина, у мм;
○ В - дефицит влаге у земљишту, у мм. Ова формула се обично користи за израчунавање потрошње воде за наводњавање током фазе пројектовања система за наводњавање. Идеја је да употреба воде за наводњавање треба да задовољи потрошњу воде усева.
2.2 Фаза рада: Прецизан прорачун заснован на "стварним дневним условима"
Током фазе рада и управљања, прорачун потрошње воде за наводњавање се заснива на стварним дневним потребама за наводњавањем и условима водоснабдевања система за наводњавање. Пре него што систем за наводњавање почне (пре наводњавања), потребно је одредити потребу за наводњавањем на основу фазе раста усева, временских услова, итд. Затим, на основу тренутног садржаја влаге у земљишту и нето падавина од последњег наводњавања до тренутног наводњавања, количина наводњавања потребна да се надокнади количина воде изгубљене од последњег наводњавања израчунава се од последњег наводњавања. Такође треба узети у обзир акумулирану воду у земљишту, тј. пројектовани циклус наводњавања. Израчуната вредност је:
○ Употреба воде за наводњавање=Потрошња воде за усеве - (нето падавине + вода доступна у земљишту).
○ Доступна вода у земљишту=Капацитет поља - Тренутни садржај влаге у земљишту.
Када се циклус наводњавања не узме у обзир, прорачун постаје:
○ Потрошња воде за наводњавање=Потрошња воде за усеве - Нето падавине.
2.3 Нето захтеви за наводњавање (НИР)
Формула нето захтева за наводњавање (НИР) израчунава колико воде треба да примените да бисте задовољили потребе усева. То узима у обзир падавине и системске губитке.
Примарна формула је:
○ НИР=(ЕТц - Пе) / Еа
Овде, ЕТц је евапотранспирација усева, Пе је ефективна количина падавина, а Еа је ефикасност примене вашег система за наводњавање.
Хајде да рашчланимо сваку променљиву да бисте тачно знали како да је пронађете или израчунате.
⒈ ЕТц (Евапотранспирација усева): Ово показује специфичну употребу воде за ваш усев. Израчунајте га са: ЕТц=ЕТ₀ * Кц. Вредности Кц за различите усеве и фазе раста доступне су из извора као што су Организација за храну и пољопривреду (ФАО) или универзитетско истраживање.
⒉ Пе (ефективна количина падавина): Процена ефективне количине падавина може бити једноставна или сложена. Уобичајена метода претпоставља да је Пе проценат укупних падавина, често 70-80%, у зависности од типа земљишта и интензитета олује. Прецизнији прорачуни, попут УСДА-СЦС методе, користе капацитет задржавања воде у тлу и податке о дневним падавинама за бољу тачност.
⒊ Еа (ефикасност примене): Овај кључни фактор се често занемарује. Показује проценат воде који заиста доспева у зону корена усева из вашег система за наводњавање. Ниједан систем није 100% ефикасан. Губици настају услед ветра, испаравања и отицања. Касније ћемо ово детаљно истражити.
2.4 Праћење процеса
Током процеса наводњавања, потребно је пратити садржај влаге у земљишту и услове раста усева, благовремено прилагођавајући количину наводњавања како би се осигурало да усеви добијају довољно воде. Поред тога, време наводњавања или запремину воде треба свакодневно израчунавати и прилагођавати на основу стварних услова како би се постигли оптимални резултати наводњавања.
У закључку, разумевање и прецизно израчунавање употребе воде за наводњавање је кључно у пројектовању и управљању радом система за наводњавање.
Избор вашег система
Систем за наводњавање који користите драматично утиче на ваш прорачун воде. Ово је обухваћено променљивом Ефикасност апликације (Еа) у нашој основној формули.
3.1 Улога ефикасности апликације
Ефикасност примене (Еа) је проценат воде успешно ускладиштене у зони корена усева, спремне за упијање. Преостала вода се губи због испаравања, заношења ветра, отицања или дубоког продирања испод корена.
Систем са ниским Еа од 50% захтева да примените дупло више воде која је заиста потребна вашем усеву. Систем са високим Еа од 95% скоро елиминише овај отпад. Ово директно смањује трошкове пумпања и потрошњу воде.
3.2 Поређење ефикасности система
Разумевање типичне ефикасности различитих система је кључно за одабир тачне Еа вредности за ваше прорачуне. Такође помаже при стратешким инвестицијама у нову опрему.
|
Метода наводњавања |
Типична Еа (%) |
Примарни узроци губитка |
Најбоље за |
|
Поплава / бразда |
40 - 60% |
Високо површинско испаравање, отицање, неуједначена дубока перколација. |
Равна поља,{0}}подручја са обиљем воде, специфични усеви-толерантни на со. |
|
Централна осовина / прскалица |
75 - 85% |
Испаравање спреја, заношење ветра, пресретање надстрешнице. |
Велика, уједначена поља за житарице, сточну храну и поврће. |
|
Капљично/микро{0}}наводњавање |
90 - 95%+ |
Минимално. Нешто површинског испаравања са влажних места. |
Високо{0}}вредни усеви, воћњаци, виногради,{1}}недостатне воде. |
3.3 Случај за наводњавање кап по кап
Подаци јасно показују да наводњавање кап по кап нуди највећи потенцијал за ефикасност коришћења воде у наводњавању. Његова висока Еа директно смањује укупну количину воде која је потребна за израчунавање нето захтева за наводњавање.
Системи кап по кап доводе воду полако и директно у зону корена. Ово минимизира губитке због испаравања и ветра. Овај метод такође смањује раст корова између редова и омогућава високо ефикасну „фертигацију“ - применом хранљивих материја кроз воду за наводњавање.
За оне који желе да максимизирају ефикасност примене, улагање у квалитетну опрему је кључно. Поуздани производи, као што су траке за капање доступне од специјализованих произвођача, обезбеђују доследну испоруку воде и трајност. Ово директно доприноси већој ефикасности коришћења воде и бољим резултатима усева.
Напредна динамичка подешавања
Статички, сезонски прорачуни дају солидну основу. Међутим, да бисте постигли максималну ефикасност коришћења воде у пољопривреди, морате да превазиђете просеке и користите-податке у реалном времену за динамичко управљање наводњавањем.
4.1 Ослушкивање свог тла
Сензори влаге у земљишту су ваша директна линија комуникације са зоном корена усева. Одговарају на критична питања: "Када треба да наводњавам?" и "Колико је воде остало у земљишту?"
Ови алати омогућавају директна,-мерења садржаја воде у земљишту. Ово уклања нагађање из заказивања. Уобичајени типови укључују тензиометре, који мере напетост воде у земљишту, и електронске сонде (ТДР, капацитивност), које мере волуметријски садржај воде.
Поставите сензоре на различите дубине унутар зоне корена да бисте успоставили окидаче за наводњавање. На пример, уобичајена стратегија је наводњавање када влага у земљишту падне на 50% биљке{2}}доступне воде. Ово спречава било какав стрес на усеву.
4.2 Интеграција података о времену
Уместо да користи историјске месечне просеке за ЕТ₀, заиста паметан систем користи временске податке-у реалном времену.
Модерне метеоролошке станице пружају дневне или чак сатне вредности ЕТ₀. Они могу бити на-фарми или део регионалне мреже. Интегрисање ових података уживо у ваше прорачуне омогућава тренутна прилагођавања вашег распореда наводњавања.
Ова пракса спречава претерано заливање пре предвиђене кише. Насупрот томе, осигурава да нанесете довољно воде да прођете кроз неочекивани топлотни талас. Фино-подешава вашу апликацију за воду тако да одговара стварним условима било ког дана.
4.3 Рачуноводство губитака воде
Заиста напредна калкулација превазилази само потребе усева. Он узима у обзир друге неопходне примене воде и губитке. Овај ниво детаља ретко је покривен у основним водичима.
Један од кључних фактора је захтев за испирањем (ЛР). У областима са сланом земљом или водом, мора се применити додатна вода да би се испрале акумулиране соли испод зоне корена. Игнорисање овога може довести до накупљања токсичне соли и озбиљног смањења приноса током времена.
Такође морате радити на томе да минимизирате и узмете у обзир губитке од отицања и дубоког перколације. Технике попут "пулсног наводњавања" могу драстично смањити отицање на нагнутим или уским земљиштима. Ово примењује воду у кратким налетима како би се омогућила апсорпција тла. Усклађивање количине примене вашег система са стопом инфилтрације у тлу је критично. Ово спречава да вода пролази кроз зону корена пре него што је усев може да искористи.
Закључак
Ера наводњавања по календару или по осећају тла је завршена. Пут до профитабилније, отпорније и одрживије пољопривредне операције поплочан је подацима. Очување воде у пољопривреди кроз овај приступ исплаћује доследне дивиденде у виду уштеде воде, енергије и виших, поузданијих приноса усева.