Ситем кап по кап

Увод

Традиционалне методе површинског наводњавања нису ефикасне, па су развијене нове технологије наводњавања да би се задовољиле потребе биљака за водом и повећала продуктивност. Једна од ових метода, заснована на наводњавању под притиском, је наводњавање кап по кап. Назива се и наводњавање капљичним током, ради са спорим токовима воде која капље на тло близу корена биљака. Технологија се лако може прилагодити различитим врстама тла и поља са различитим нагибима. То је веома ефикасан метод јер се вода дистрибуира само у непосредној области корена биљака [1-4].

Наводњавање кап по кап такође нуди могућност да се користи у комбинацији са постројењем за пречишћавање воде. Потребна количина воде је мања него код осталих технологија и до 50%, што је такође корисно јер ће бити смањен раст корова. Систем се може користити и за примену ђубрива, у овом случају се техника назива фертигација [1-5].

Основни принцип

Вода протиче кроз систем дистрибутивних цеви у коме вода циркулише и доспева у земљиште кроз неке посебне уређаје за споро отпуштање, који се налазе на циркулационим цевима на различитим растојањима (слика 1). На овај начин се вода ефикасно наноси на корен биљке, ограничава испаравање и проблем дренаже. Веома важан део наводњавања кап по кап је систем филтера за воду јер обезбеђује проток без зачепљења. Због малог протока наношења воде, наводњавање се врши чешће него код других метода [5].

Типичан систем за наводњавање кап по кап се састоји од пумпе која обезбеђује прави притисак за воду која се испоручује кроз систем цеви, контролне главе , која се састоји од система за филтрирање, система за мерење воде и система вентила који регулише притисак , неки би такође могли да имају резервоар за ђубриво, како ћемо касније расправљати, главне линије, под-магнеле и бочне цеви које воде воду у поље, и капаљке, неке уређаје који се користе за контролу испуштања воде у биљке. Удаљеност између емитера зависи од врсте усева и дата је размаком биљака у пољу. Шематски приказ система за наводњавање кап по кап је приказан на слици 2.

Емитери контролишу количину воде као и проток који се испоручује биљкама, што је суштински део система за наводњавање [5]. Могу се поделити у две велике категорије, у зависности од њихове везе са бочном (Слика 3):

1. on-line капаљке се налазе на врху бочних цеви, углавном се користе у гајевима, воћњацима, а понекад и за наводњавање у саксији; могу имати различите величине пречника (12 до 22 мм) и обично се монтирају на полиетиленске цеви ручним ударцем.

У зависности од механизма који се користи за дисипацију притиска (слика 4), емитери могу бити:

- емитери дугог пута – емитери велике величине који имају дуге водене путање које круже око централне тачке. Карактерише их ламинарни ток

- емитери кратког пута – водени пут је краћи, а ови емитери добро функционишу у малим системима под притиском дозвољавајући пад воде услед гравитације

- емитери турбулентног струјања – имају релативно дуге или кратке путање протока али велике попречне пресеке као што је режим струјања турбулентан

- емитери вртлога – вода тече кроз округлу ћелију која ствара кружни ток и на тај начин се смањује притисак, смањујући брзину пада протока. Кружно кретање се дешава зато што вода улази тангенцијално на спољашњи зид, стварајући брзо ротационо кретање које ствара вртлог. Због тога се назива вртложни емитер. Ова конфигурација омогућава употребу великих отвора; тако је систем мање подложан зачепљењу

- мембрански емитери – ови емитери користе флексибилну мембрану, понекад са рупама, што смањује проток и притисак. Недостатак је што се мембрана може временом изобличити

- подесиви емитери протока – по дизајну су слични емитерима кратког пута, омогућавајући висок проток од осталих типова

- механички емитери – користите комору која се пуни водом, а затим је испушта у одређено време

2. in-line капаљке , које се називају и „капаљке“ – су стварни део бочних делова. Ови емитери се користе на пољима где постоји велика густина биљака као што су различити усеви, густи воћњаци и подземно наводњавање. Они долазе из фабрике са одређеним брзинама протока и интервалима испуштања.

- цеви од полиетилена ниске густине (LDPE) – ова врста цеви је најскупља али и најпрофесионалнија; имају цилиндрични облик и налазе се унутар водова за капање (видети слику 3 (ц)).

- раван LDPE – ради уштеде простора током транспорта, понекад цеви долазе у равном или овалном облику. Ови емитери имају мали профил и стога не утичу на проток.

- трака за капање – користи се на великим пољима, углавном за ратарске културе, а може се користити и у подземним водовима за капање.

Димензионисање емитера је неопходно јер потребе биљака за водом зависе од многих фактора о чему је већ било речи у другом предавању (нпр. фаза развоја биљке, клима, параметри земљишта). Осим ових параметара, треба узети у обзир и размак емитера, дужину цевног система, топографију поља и размак усева, најмање. Узимајући у обзир ове чињенице, тип емитера се може оптимално изабрати.

Упркос чињеници да су сви емитери у стању да регулишу притисак, постоји још једна класификација:

1. емитери који компензују притисак – то су емитери који могу да испуштају воду уједначеном брзином у великом опсегу притиска воде. Дијафрагмски емитери су део ове категорије. Силиконска мембрана ограничава попречни пресек протока како се вредност притиска повећава. Овај тип емитера је користан када постоји велика висинска разлика (>0,5 м) или када се користе дугачке цеви за капање.

2. емитери без компензације – када притисак воде варира, они нису у стању да га регулишу као емитери са компензацијом притиска

Технологија наводњавања кап по кап се може применити на већину усева, са високим перформансама. Једноставан систем капања може се реализовати коришћењем резервоара за воду постављеног на некој висини изнад нивоа тла како би се обезбедио притисак и проток воде у систему. Прво се вода филтрира и стиже до главне линије, затим до секундарних водова, које се могу направити једноставним ПЦВ цевима или другим локалним материјалима као што је бамбус. Проток се регулише вентилом. За мале фарме, трошкови су релативно ниски, док системи за велике фарме са индустријском производњом захтевају веома скупе системе. Одржавање је обавезно; црева за капање морају бити подигнута са земље тако да честице земље не уђу у систем и зачепљују га. Да би се уклонили сви агенси зачепљења, мора се извршити анализа воде пре одлуке о одговарајућем третману воде. Периодично испирање система је такође добра пракса да се обезбеди његово оптимално функционисање, као и периодично праћење протока и притиска [5].

Зачепљење емитера је озбиљан проблем који може имати више узрока:

-физичко зачепљење услед присуства песка, муља, металних љуспица, пластичних струготина

-хемијско зачепљење услед таложења соли, гвожђа, ђубрива итд.

-биолошко зачепљење услед раста алги и бактеријске слузи.

Већину времена постоји комбинација ових извора зачепљења, посебно када се користи површинска вода или када се вода црпи из отворених резервоара, или када се користе слана вода и ђубрива. Слана вода садржи много катјона и ањона који се лако могу таложити и таложити. Са хемијске тачке гледишта, висок пХ, високе концентрације јона и повећана тврдоћа су склони стварању проблема.

Подземно наводњавање кап по кап

Постоји варијанта наводњавања кап по кап која користи закопане цеви кап по кап (слика 5). Регулисање нивоа фреатиса (поднаводњавање) је погодно само за подручја где је фреатски слој релативно плитак (1-4 м). Снабдевањем водом, доведеном мрежом цеви или канала из спољашњег извора, може се подићи ниво воде на начин да се капиларним успоном обезбеди водоснабдевање биљака. Такође, метода се препоручује у верзији са одводима или перфорираним водовима за заливање укопаним у тло у подножју кореновог система биљака, за наводњавање отпадним водама.

Метода је ефикаснија од једноставног наводњавања кап по кап, штеди воду смањењем испаравања воде и појављивања различитих штеточина и обезбеђује равномерно влажење у пределу корена биљке. Систем за подземно наводњавање кап по кап је погодан у областима где се испаравање воде повећава услед климатских услова (суша, високе температуре, јак ветар), а највише на земљиштима песковитог типа. Примена воде под земљом елиминише неколико проблема површинског наводњавања, као што су засићеност земљишта водом, језерце, отицање и ерозија земљишта.

Технологија се може прилагодити било којој врсти усева; међутим, користи се за високо вредне повртарске културе, травњак и пејзаж. Ако се користи са пластичним малчевима, показало се да значајно повећава производњу. У поређењу са површинским наводњавањем кап по кап, коришћење подземних цеви чини их мање изложеним сунчевој светлости и другим факторима који их могу уништити. Техника се може користити много ближе датуму сечења, јер површина тла остаје сува све време, па се њоме може лако управљати. У неким случајевима (луцерка) подземно наводњавање кап по кап такође може стимулисати клијање.

Распоред подземног система за наводњавање је сличан оном једноставном наводњавању кап по кап. За лакше одводњавање, систем са вакуум пумпама и вентилима се користи за ослобађање заробљеног ваздуха који може пореметити проток воде. Цеви се постављају испод површине земље на око 12 до 50 цм, у зависности од усева и врсте земљишта. Постављање система под земљу такође олакшава обраду тла. Емитери су постављени нагоре. Систему је такође потребна јединица за филтрирање из разлога о којима је већ било речи за наводњавање кап по кап.

Методе наводњавања кап по кап и испод површине су проучаване паралелно како би се одредила најефикаснија. Урађене су анализе у погледу својстава земљишта, ефикасности коришћења воде, техника усева, распореда наводњавања, приноса и других параметара. Из свих студија се чини да је подземно наводњавање кап по кап ефикасније од методе наводњавања кап по кап, са већом производњом, побољшаним квалитетом биљака, уштедом воде (до 20%), што препоручује да се користи у подручјима где су водни ресурси оскудни и треба их сачувати

Фертигација представља употребу ђубрива у комбинацији са водом за наводњавање. На тај начин не само да вода и ђубрива доспевају у биљке, већ је и мање испирање хранљивих материја. Осим потреба усева за водом, у овом случају, за ефикасну фертигацију морају се узети у обзир и неке друге ствари, као што су способност усева да апсорбује хранљиве материје, колико се хранљивих материја налази у земљишту у одређено време и колико хранљиве материје треба да буду у води која се користи за фертигацију.

Закључци

Наводњавање кап по кап је ефикасна метода наводњавања, која укључује релативно ниске трошкове и малу радну снагу, која се може користити за поља неправилних облика без потребе за нивелисањем како је потребно на пример код површинског наводњавања, може користити рециклирану воду, вода се може дистрибуирати веома равномерно по пољу, ради под ниским притиском, што значи да се смањују трошкови енергије, а подразумева и смањени губитак ђубрива услед локалне примене воде, чиме се смањује и ерозија [3-6]. Упркос бројним предностима, систем за наводњавање кап по кап захтева високе почетне трошкове и захтева високо одржавање, посебно система за филтрирање. На систем цеви може утицати сунчева светлост, што му скраћује животни век, па се у неким случајевима даје предност наводњавању испод површине.

Референце

1. van der Kooij, S., Zwarteveen, M., Boesveld, H., Kuper, M. The efficiency of drip irrigation unpacked, Agricultural Water Management, 2013, 123, 103-110, https://doi.org/10.1016/j.agwat.2013.03.014.

2. Martinez, J., Reca, J., Water use efficiency of surface drip irrigation versus an alternative subsurface drip irrigation method, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2014, 140, https://doi.org/10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000745. 

3. J.P. Venot, M. Kuper, M. Zwarteveen, Ed., Drip irrigation for agriculture, Routledge, New York, 2017.

4. Jamrey, P.K., Nigam, G.K. Performance evaluation of drip irrigation systems, The Pharma Innovation Journal, 2018, 7, 346-348.

5. Shi, K.; Lu, T.; Zheng, W.; Zhang, X.; Zhangzhong, L. A Review of the Category, Mechanism, and Controlling Methods of Chemical Clogging in Drip Irrigation System. Agriculture 2022, 12, 202. https://doi.org/10.3390/agriculture12020202. 

6. Grant, F., Sheline, C., Sokol, J., Amrose, S., Brownell, E., Nangia, V., Winter, A.G. Creating a solar-powered drip irrigation optimal performance model (SDrOP) to lower the cost of drip irrigation systems for smallholder farmers, Applied Energy, 2022, 323, 119563, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.119563.