Краеугольным камнем успеха и устойчивости в сельскохозяйственном производстве является правильное управление водными ресурсами. Доставка не просто воды, а необходимого растению количества в нужное время и контролируемым образом в корневую зону требует профессионального подхода. В Esular мы подготовили комплексное руководство по орошению для наших фермеров и профессионалов сельского хозяйства, объединив наш опыт в области сельскохозяйственных технологий с академическими данными. В этом руководстве вы найдете все детали: от структуры почвы до потребления воды растениями, от формул критических расчетов до современных решений по автоматизации.
1. Основы сельскохозяйственного орошения и текущая ситуация в Турции
Орошение — это контролируемая подача воды, необходимой для нормального развития растения, но не обеспечиваемой естественными осадками, в почву корневой зоны растения в нужное время и в нужном количестве. Около 28 миллионов гектаров из 78 миллионов гектаров общей площади Турции имеют статус сельскохозяйственных угодий, а 25 миллионов гектаров — орошаемых земель. Однако текущие данные показывают серьезную необходимость модернизации применяемых методов орошения.
- Поверхностное орошение: %85 (Также известно как дикий полив, потери воды высоки)
- Дождевание: %12
- Капельное орошение: %3 (Несмотря на то, что это самый эффективный метод, уровень его использования низок)
Столь высокий уровень дикого полива влечет за собой серьезные экологические проблемы, такие как эрозия, повышение уровня грунтовых вод и засоление почв, приводящее к их опустыниванию. В этой связи системы умного орошения и сенсорные технологии играют критическую роль в превращении каждой капли воды в урожай.
2. Взаимосвязь почва-вода-растение: невидимая инженерия
При проектировании орошения физические свойства почвы являются наиболее важным фактором, определяющим мощность системы. Почва состоит из трех фаз: твердой (частицы), жидкой (вода) и газообразной (воздух). При идеальном орошении баланс воздуха и воды в порах почвы должен поддерживаться на таком уровне, чтобы растение могло дышать и легко впитывать воду.
Механический состав почвы и скорость инфильтрации
Скорость проникновения воды в почву — инфильтрация (скорость впитывания воды) — является определяющей при выборе метода орошения. Скорость впитывания воды (мм/ч) в зависимости от состава почвы следующая:
- Песок: 25.0 - 250.0 мм/ч (Очень быстро, требует частого полива небольшими дозами)
- Суглинок: 8.0 - 20.0 мм/ч (Идеальная сельскохозяйственная почва)
- Глина: 0.1 - 5.0 мм/ч (Очень медленно, высок риск застаивания воды на поверхности)
Если ваша скорость полива выше скорости впитывания воды почвой, вода будет стекать по поверхности вместо того, чтобы проникать в почву, вызывая эрозию. Эта ситуация подчеркивает важность систем капельного орошения и систем управления клапанами с точным расходом, особенно на наклонных участках.
3. Критические концепции орошения: полевая влагоемкость и точка увядания
Двумя наиболее важными терминами, которые должен знать фермер, являются полевая влагоемкость и точка увядания. Полевая влагоемкость — это максимальное количество воды, которое почва может удерживать против силы тяжести. Точка увядания — это критический порог, при котором растение не может получать воду из почвы и начинает безвозвратно засыхать. Разница между этими двумя значениями называется доступной влагоемкостью, и растение может использовать воду только в этом диапазоне.
Эффективная глубина корней растений
При поливе важно увлажнять не весь почвенный профиль, а эффективную глубину корней, на которой растение удовлетворяет 80% своих потребностей в воде и питательных веществах. Для некоторых растений эти глубины составляют:
- Хлопок, кукуруза, пшеница, люцерна: 90 см
- Фруктовые деревья и цитрусовые: 120 см
- Помидоры, перец, баклажаны: 60-90 см
- Клубника, салат, лук: 45-60 см
Датчики влажности почвы Esular мгновенно отслеживают изменения влажности именно в этих корневых зонах, предотвращая просачивание воды глубже и ее напрасную трату или обезвоживание корневой зоны.
4. Потребление воды растениями (Эвапотранспирация - ЭТ)
Потребление воды растениями — это сумма испарения с поверхности почвы (эвапорация) и транспирации с листьев растений (транспирация). Факторы, влияющие на значение ЭТ, включают:
- Климат: С повышением температуры, скорости ветра и солнечной радиации ЭТ увеличивается; с увеличением относительной влажности ЭТ уменьшается.
- Вид растения: Потребность в воде у каждого растения разная.
- Стадия развития: Растения особенно чувствительны к воде в определенные периоды.
Периоды наибольшей чувствительности растений к воде
Чтобы избежать потери урожайности, нельзя пренебрегать поливом в следующие периоды:
- Зерновые: Период выхода в трубку и колошения
- Кукуруза: Период выбрасывания метелок
- Хлопок: Период от цветения до раскрытия коробочек
- Картофель: Цветение и клубнеобразование
- Фруктовые деревья: В течение всего периода развития плодов
5. Профессиональные расчеты орошения
Для управления орошением на инженерной основе следует использовать следующие основные формулы. Эти расчеты обеспечивают правильное определение мощности системы (насос, диаметр трубы и т. д.).
Чистое количество поливной воды (dn)
Выражает чистое количество воды, которое необходимо давать при каждом поливе. Рассчитывается на основе измерений влажности почвы по следующей формуле:dn = (TK - SN) x Ry x γt x D / 100Здесь Ry представляет уровень влажности для начала полива (обычно 50%), а D — глубину корней.
Интервал между поливами (SA)
Это количество дней, проходящих между двумя поливами:SA = dn / ETЕсли ежедневное потребление воды (ET) составляет 7 мм, а ваше чистое количество полива (dn) составляет 70 мм, то интервал между поливами составит 10 дней.
Мощность системы (Q)
Это расход в литрах в секунду (л/с), необходимый для орошения всего участка:Q = (A x dt) / (3.6 x T)В этой формуле A — площадь, dt — общее количество поливной воды, T — ежедневное время работы.
6. Заключение: управляйте будущим с помощью умного орошения
При орошении традиционными методами либо почва засаливается из-за избытка воды, либо урожайность остается ниже потенциальной из-за недостаточного полива. Системы умного орошения Esular выполняют эти сложные расчеты и мониторинг за вас. С помощью наших беспроводных блоков управления клапанами, метеостанций и точных датчиков влажности почвы мы доставляем именно столько воды, сколько необходимо растению, в корневую зону точно в срок.
Если вы хотите повысить урожайность на своем поле до 30% и сэкономить до 50% на затратах на воду и электроэнергию, познакомьтесь с современными сельскохозяйственными решениями Esular на базе IoT. Помните, правильное орошение — это не просто техника, это самая большая инвестиция в вашу землю и ваше будущее.