Að giska á hversu mikið vatn á að nota er einn stærsti faldi kostnaður landbúnaðarins. Of mikið vatn skapar afrennsli, skolar burt næringarefnum og sóar orku. Of lítið vatn leggur áherslu á ræktun og dregur úr uppskeru. Þetta snýst um nákvæmni.
Vísindalegur útreikningur á áveituvatni gefur þér skýra aðferð til að ákvarða nákvæmlega hversu mikið vatn ræktunin þín þarfnast og hvenær hún þarfnast þess. Þetta myndar grunninn að snjallri bústjórnun. Þessi leiðarvísir leiðir þig í gegnum allt ferlið.
Skilningur á kjarnareglum
Til að reikna út áveituvatn nákvæmlega verður þú fyrst að skilja hvað knýr vatnseftirspurn á bæjum. Þessi þekking útskýrir „af hverju“ á bak við stærðfræðina.
1.1 Skilgreining á vatnsþörf
○ Crop Water Requirement (CWR) er heildarvatnið sem uppskeran þarf frá gróðursetningu til uppskeru við fullkomnar vaxtarskilyrði.
○ Áveituvatnsþörf (IWR) er önnur. Það er sá hluti CWR sem þú verður að útvega með áveitu. Þetta jafngildir CWR mínus vatni frá öðrum aðilum eins og úrkomu og geymdum jarðvegsraka.
1.2 Vatnsjafnvægislíkanið
Ímyndaðu þér reitinn þinn sem bankareikning. Vatnsjafnvægislíkanið fylgist með hverjum dropa eins og höfuðbók. Meginreglan er einföld: það sem fer inn verður að jafna það sem fer út auk hvers kyns breytingu á geymslu.
☆ Inntak (áveita + úrkoma)=Úttak (evapotranspiration + afrennsli + djúpt frárennsli) + Breyting á geymslu jarðvegsvatns
Markmið þitt er að stjórna "áveitu" inntakinu. Þetta heldur "Breyting á jarðvegsvatnsgeymslu" á besta stigi fyrir heilbrigða ræktun.
1.3 Afbygging lykilhluta
Nokkrar lykilbreytur knýja þessa vatnsjafnvægisjöfnu áfram. Skilningur á þeim er nauðsynlegur fyrir nákvæma útreikninga.
○ Hugsanleg uppgufun (ET₀) er upphafspunkturinn þinn. Það sýnir hámarkshraða vatnstaps í andrúmsloftið frá venjulegu, vel-vökvuðu grasyfirborði. Veður rekur þessa mælingu í gegnum sólargeislun, hitastig, vind og raka.
○ Uppskerustuðullinn (Kc) stillir ET₀ fyrir tiltekna uppskeru þína. Ung maísplanta notar minna vatn en fullvaxin. Kc stuðullinn endurspeglar þessa breytingu. Það er breytilegt á vaxtarstigum uppskerunnar: upphafs-, þróunar-, mið-tímabils og seint-tímabil.
○ Árangursrík úrkoma (Pe) er sá hluti heildarúrkomu sem í raun hjálpar uppskerunni. Þetta er rigning sem sogast inn í jarðveginn og helst í rótarbeltinu. Stutt og mikið úrhelli getur valdið verulegu afrennsli. Áhrifarík úrkoma hennar er mun minni en heildarmagnið sem mælst hefur.
Að ná tökum á kjarnaformúlunni
Nú þegar þú skilur meginreglurnar geturðu byggt þær upp í hagnýta jöfnu. Þetta er aðal tólið þitt til að reikna út áveituþörf.
2.1 Hönnunarfasi: Mat byggt á „Versta-tilfelli“
2.1.1 Útreikningur á áveituvatnsnotkun í hönnunarfasa
Í hönnunar- og skipulagsfasa er útreikningur á notkun áveituvatns byggður á þáttum eins og óhagstæðustu áveituaðferðinni á verkstað, hámarksvatnsnotkun á vaxtarskeiði uppskerunnar og óhagstæðustu veðurskilyrðum (miðað við engin úrkoma í langan tíma, þ.e. úrkomu=0). Í fyrsta lagi er nauðsynlegt að ákvarða vaxtarskeið uppskerunnar og hámarksáveituþörf á vaxtarskeiði hennar. Óhagstæðustu veðurskilyrðin eru vatnsþörf uppskerunnar yfir sumartímann. Þegar skipt er um margar nytjaplöntur ætti að velja þá uppskeru sem hefur mesta vatnsþörf á sumrin til útreikninga á vatnsnotkun. Að lokum, út frá hönnunarbreytum áveitukerfisins, svo sem áveituaðferð, áveituhagkvæmni osfrv., er áveituvatnsnotkun reiknuð út.
Í skipulags- og hönnunarfasa skal velja tímabilið sem ræktunin vex sem grunnur að hönnun. Rétt val er að nota vatnsþörf ræktunarinnar á vaxtarskeiðinu með mesta vatnsnotkun sem hönnuð vatnsþörf ræktunarinnar.
2.1.2 Tilvísunartafla og grundvöllur fyrir ákvörðun hönnunarvatnsnotkunarstyrks (ETc)
Ör-Hönnunarstaðal fyrir áveituverkfræði GB/T 50485-2020 „Tæknilegir staðlar fyrir öráveituverkfræði“ veitir beint hönnunarvatnsnotkun fyrir ræktun, eins og sýnt er í töflu 1: Hönnunarvatnsnotkunarstyrkur (mm/d). Hönnuð vatnsþörf uppskerunnar er aðeins notuð til að reikna út hönnun áveituferlisins.
|
Uppskera |
Dreypiáveita |
Ör-úðaáveita |
Uppskera |
Dreypiáveita |
Ör-úðaáveita |
|
Vínber, tré, melónur |
3-7 |
4-8 |
Grænmeti (Opið svæði) |
4-7 |
5-8 |
|
Korn, bómull, olíuplöntur |
4-7 |
\ |
Flott-árstíðargrös |
\ |
5-8 |
|
Grænmeti (verndarsvæði) |
2-4 |
\ |
Hlý-árstíðargrös |
\ |
3-5 |
Þetta er vegna þess að fyrir ræktun sem samsvarar tiltekinni áveituaðferð er engin þörf á að huga að vaxtartíma og veðurbreytingum umfram. Það getur verið ómögulegt að uppfylla þessar kröfur á hönnunarstigi. Hefðbundin áveituvatnsnotkun, sem vísar til þess vatnsmagns sem notað er í einni áveitutilburði, er kallaður áveitukvóti (áveitukvóti vísar til dýpt vatns sem notað er í einni áveitu eða magn vatns sem notað er á hverja flatarmálseiningu í einni áveitu).
2.1.3 Hönnun áveitukvóta og hámarks áveitumagn á viðburð
Hámarks áveitumagn á viðburð:
Hvar:
max′- efri mörk viðeigandi rakainnihalds jarðvegs (í %), reiknað út frá rúmmálshlutfalli;
mín′- neðri mörk viðeigandi rakainnihalds jarðvegs (í %), reiknuð út frá rúmmálshlutfalli;
η- nýtingarstuðull áveituvatns. Mismunandi áveituaðferðir hafa mismunandi gildi fyrir þennan stuðul. Almennt, fyrir dreypiáveitu: η=0.9; fyrir áveitu úða: η=0.85.
max′=95% af sviðsgetu, min′=70% af sviðsgetu.
2.1.4 Hefðbundin útreikningsaðferð við hönnun áveituferlis
Í hönnunarfasa er hægt að reikna út vökvunarlotuna í samræmi við tæknilega staðalinn GB/T 50085-2007, formúlu 4.3.4. Áveitulotu og fjölda vökvunar ætti að ákvarða út frá staðbundnum tilraunagögnum. Ef tilraunagögn vantar er hægt að ákvarða fjölda vökvunar út frá hönnunarári og áveitufyrirkomulagi sem er mótað samkvæmt meginreglunni um vatnsjafnvægi. Hægt er að reikna út vökvunarlotuna sem:
Hvar:
○ T - hönnun áveitulotu, reiknað gildi er heil tala (dagar);
○ ETa- uppskeruhönnun vatnsnotkunarstyrkur, valinn úr töflunni eða tekinn sem meðalgildi hámarkstíma vökvunar fyrir hönnunarárið (mm/d);
○ md- hanna áveitukvóta (mm).
Algeng útreikningsformúla fyrir áveituvatnsnotkun:
I=ETc +W−P
Hvar:
○ I - áveituvatnsnotkun, í mm;
○ ETc - hanna styrkleika vatnsnotkunar, í mm/d;
○ P - úrkoma, í mm;
○ W - rakaskortur í jarðvegi, í mm. Þessi formúla er almennt notuð til að reikna út áveituvatnsnotkun á hönnunarstigi áveitukerfisins. Hugmyndin er sú að áveituvatnsnotkunin þurfi að mæta vatnsnotkun uppskerunnar.
2.2 Rekstrarstig: Nákvæmur útreikningur byggður á „raunverulegum daglegum aðstæðum“
Á rekstrar- og stjórnunarstigi er útreikningur á áveituvatnsnotkun byggður á raunverulegri daglegri áveituþörf og vatnsveituskilyrðum áveitukerfisins. Áður en vökvunarkerfið byrjar (fyrir vökvun) þarf að ákvarða vökvunarþörfina út frá vaxtarstigi uppskerunnar, veðurskilyrðum o.s.frv. Miðað við núverandi rakainnihald jarðvegs og nettóúrkomu frá síðustu vökvun til núverandi vökvunar, er það áveitumagn sem þarf til að endurnýja vatnið sem vökvunin tapaði til síðasta áveitunnar útreikningur. Einnig ætti að huga að geymdu vatni jarðvegsins, þ.e. hönnunaráveituferlinu. Reiknað gildi er:
○ Vatnsnotkun áveitu=Vatnsnotkun ræktunar - (Nettóúrkoma + jarðvegsvatn).
○ Tiltækt jarðvegsvatn=Landrými - Núverandi rakainnihald jarðvegs.
Þegar ekki er tekið tillit til áveitulotunnar verður útreikningurinn:
○ Vatnsnotkun áveitu=Vatnsnotkun uppskeru - Nettóúrkoma.
2.3 Nettó áveituþörf (NIR)
Formúlan fyrir nettóvökvunarþörf (NIR) reiknar út hversu mikið vatn þú þarft að nota til að mæta uppskeruþörf. Það gerir grein fyrir úrkomu og kerfistapi.
Aðal formúlan er:
○ NIR=(ETc - Pe) / Ea
Hér er ETc uppgufun frá uppskeru, Pe er áhrifarík úrkoma og Ea er hagkvæmni áveitukerfisins þíns.
Við skulum brjóta niður hverja breytu svo þú veist nákvæmlega hvernig á að finna eða reikna hana.
⒈ ETc (Crop Evapotranspiration): Þetta sýnir sérstaka vatnsnotkun uppskerunnar þinnar. Reiknaðu það með: ETc=ET₀ * Kc. Kc gildi fyrir ýmsa ræktun og vaxtarstig eru fáanleg frá aðilum eins og Matvæla- og landbúnaðarstofnuninni (FAO) eða háskólarannsóknum.
⒉ Pe (árangursrík rigning): Áætlun um árangursríka úrkomu getur verið einfalt eða flókið. Algeng aðferð gerir ráð fyrir að Pe sé hlutfall af heildarúrkomu, oft 70-80%, allt eftir jarðvegsgerð og stormstyrk. Nákvæmari útreikningar, eins og USDA-SCS aðferðin, nota jarðvegsvatnsgetu og dagleg úrkomugögn fyrir betri nákvæmni.
⒊ Ea (hagkvæmni umsóknar): Oft gleymist þessi mikilvægi þáttur. Það sýnir hlutfall vatns sem raunverulega nær til rótarsvæðis uppskerunnar frá áveitukerfinu þínu. Ekkert kerfi er 100% skilvirkt. Tap á sér stað vegna vinds, uppgufunar og afrennslis. Við munum kanna þetta í smáatriðum síðar.
2.4 Ferlaeftirlit
Á meðan á áveitu stendur er nauðsynlegt að fylgjast með rakainnihaldi jarðvegs og vaxtarskilyrðum uppskerunnar, stilla áveitumagnið tímanlega til að tryggja að uppskeran fái nægilegt vatn. Að auki ætti að reikna út og stilla áveitutíma eða vatnsmagn daglega út frá raunverulegum aðstæðum til að ná sem bestum áveituárangri.
Að lokum, skilningur og nákvæmur útreikningur á áveituvatnsnotkun skiptir sköpum við hönnun og rekstrarstjórnun áveitukerfa.
Að velja kerfið þitt
Áveitukerfið sem þú notar hefur veruleg áhrif á vatnsútreikninginn þinn. Þetta er fangað af breytunni um hagkvæmni umsóknar (Ea) í kjarnaformúlunni okkar.
3.1 Hlutverk hagkvæmni umsóknar
Notkunarhagkvæmni (Ea) er hlutfall vatns sem geymt hefur verið í rótarsvæði uppskerunnar, tilbúið til upptöku. Vatnið sem eftir er tapast vegna uppgufunar, vindreks, afrennslis eða djúps síunar undir rótum.
Kerfi með lágt Ea upp á 50% krefst þess að þú notir tvöfalt vatn sem uppskeran þín raunverulega þarfnast. Kerfi með hátt Ea upp á 95% útilokar næstum þessum sóun. Þetta dregur beint úr dælukostnaði og vatnsnotkun.
3.2 Samanburður á skilvirkni kerfisins
Að skilja dæmigerða skilvirkni mismunandi kerfa er lykillinn að því að velja rétt Ea gildi fyrir útreikninga þína. Það hjálpar einnig við stefnumótandi fjárfestingar í nýjum búnaði.
|
Vökvunaraðferð |
Dæmigert Ea (%) |
Helstu orsakir taps |
Best fyrir |
|
Flóð / Flóð |
40 - 60% |
Mikil yfirborðsuppgufun, afrennsli, misjafnt djúpt flæði. |
Slétt akrar, vatns-mikil svæði, sértæk salt-þolin ræktun. |
|
Miðlægur snúningur / Sprinkler |
75 - 85% |
Úðagufun, vindrek, hlerun á tjaldhimnum. |
Stórir, einsleitir akrar fyrir korn, fóður og grænmeti. |
|
Dreypi / ör-áveita |
90 - 95%+ |
Lágmarks. Nokkur yfirborðsgufun frá blautum blettum. |
Mikil-verðmæt raðræktun, aldingarðar, vínekrur, vatns-snauð svæði. |
3.3 Dreypiáveitumálið
Gögn sýna greinilega að dreypiáveita býður upp á mesta möguleika á hagkvæmni í vatnsnotkun í áveitu. Hátt Ea þess dregur beint úr heildarvatni sem þarf í útreikningi á nettóvökvunarþörf.
Dreypikerfi skila vatni hægt og beint til rótarsvæðisins. Þetta lágmarkar tap vegna uppgufunar og vinds. Þessi aðferð dregur einnig úr illgresisvexti á milli raða og gerir mjög skilvirka „frjóvgun“ - kleift að beita næringarefnum í gegnum áveituvatn.
Fyrir þá sem vilja hámarka notkunarskilvirkni er fjárfesting í gæðabúnaði lykilatriði. Áreiðanlegar vörur, svo sem dropabönd fáanleg hjá sérhæfðum framleiðendum, tryggja stöðuga vatnsafgreiðslu og endingu. Þetta stuðlar beint að meiri skilvirkni vatnsnotkunar og betri uppskeru.
Ítarlegar dýnamískar stillingar
Statískir, árstíðabundnir útreikningar gefa trausta grunnlínu. Hins vegar, til að ná hámarksnýtingu vatnsnotkunar í landbúnaði, verður þú að fara út fyrir meðaltal og nota rauntímagögn- fyrir kraftmikla áveitustjórnun.
4.1 Að hlusta á jarðveginn þinn
Jarðvegsrakaskynjarar eru bein samskipti þín við rótarsvæði ræktunarinnar. Þeir svara mikilvægum spurningum: "Hvenær ætti ég að vökva?" og "Hversu mikið vatn er eftir í jarðveginum?"
Þessi verkfæri veita beinar mælingar á-vettvangi á vatnsinnihaldi jarðvegs. Þetta fjarlægir getgátur frá tímasetningu. Algengar tegundir eru spennumælar, sem mæla jarðvegsvatnsspennu, og rafeindanemar (TDR, Capacitance), sem mæla rúmmálsvatnsinnihald.
Settu skynjara á mismunandi dýpi innan rótarsvæðisins til að koma á kveikjum fyrir áveitu. Til dæmis er algeng aðferð að vökva þegar raki jarðvegs fer niður í 50% af -tiltæku vatni í plöntum. Þetta kemur í veg fyrir álag á uppskeruna.
4.2 Samþætting veðurgagna
Í stað þess að nota söguleg mánaðarmeðaltöl fyrir ET₀ notar sannkallað snjallkerfi rauntíma veðurgögn-.
Nútíma veðurstöðvar veita daglega eða jafnvel klukkutíma ET₀ gildi. Þetta getur verið á-býli eða hluti af svæðisneti. Með því að samþætta þessi lifandi gögn inn í útreikninga þína er hægt að breyta áveituáætluninni strax.
Þessi aðferð kemur í veg fyrir ofvökvun fyrir spáð rigningaviðri. Aftur á móti tryggir það að þú notir nóg vatn til að komast í gegnum óvænta hitabylgju. Það fínstillir- vatnsforritið þitt til að passa við raunverulegar aðstæður hvers dags.
4.3 Bókhald um vatnstap
Sannarlega háþróaður útreikningur gengur lengra en bara uppskeruþarfir. Það gerir grein fyrir öðrum nauðsynlegum vatnsforritum og tapi. Þetta smáatriði er sjaldan fjallað í grunnleiðbeiningum.
Einn lykilþáttur er útskolunarkröfur (LR). Á svæðum með saltlausan jarðveg eða vatn verður að beita auka vatni til að skola uppsöfnuð sölt undir rótarsvæðið. Að hunsa þetta getur leitt til uppsöfnunar eitraðs salts og alvarlegrar minnkunar á uppskeru með tímanum.
Þú verður líka að vinna að því að lágmarka og gera grein fyrir tapi vegna afrennslis og djúps niðurflæðis. Aðferðir eins og „púlsáveita“ geta dregið verulega úr afrennsli á hallandi eða þéttum jarðvegi. Þetta beitir vatni í stuttum köstum til að leyfa frásog jarðvegs. Það er mikilvægt að passa álagshraða kerfisins við íferðarhraða jarðvegsins. Þetta kemur í veg fyrir að vatn fari framhjá rótarsvæðinu áður en uppskeran getur notað það.
Niðurstaða
Tímabilinu að vökva eftir dagatalinu eða tilfinningu jarðvegsins er lokið. Leiðin að arðbærari, lífseigari og sjálfbærari landbúnaðarrekstri er vörðuð gögnum. Vatnsvernd í búskap með þessari nálgun skilar stöðugum arði í formi vatnssparnaðar, orkusparnaðar og meiri, áreiðanlegri uppskeru.