Introductie: Beyond Traditional Drip
Veel commerciële telers kopen druppelirrigatiesystemen in de hoop op precisie. In plaats daarvan worden ze geconfronteerd met aanhoudende problemen. Dit artikel gaat verder dan de theorie. Het is een complete gids voor druppelirrigatietechnologie met laag-debiet. We hebben het gebouwd op basis van twee jaar echte marktgegevens en uitgebreide veldtesten. We bespreken de druppelirrigatietechnologie met lage-flow en laten u een duidelijk pad zien naar betere efficiëntie en winst.
-
De verborgen kosten van ‘goed genoeg’
Traditionele druppelirrigatiesystemen werken beter dan overstromings- of sprinklermethoden. Maar ze brengen vaak hun eigen frustraties met zich mee.
Grote stroomverschillen binnen één blok zorgen voor een ongelijkmatige groei en rijping van het gewas.
Water en kunstmest worden verspild door oppervlakteafvoer en diepe drainage onder de wortelzone.
Telers hebben voortdurend moeite om de initiële systeemkosten af te wegen tegen de prestaties en duurzaamheid op de lange- termijn.
-
De technologie van lage-flow
Druppelirrigatie met lage-stroom vertegenwoordigt een data-revolutie in de precisielandbouw. Het is niet zomaar een ander product. Het is een andere manier van denken over operaties.
Deze gids geeft u een duidelijk, praktisch inzicht in low-lowflow-technologie. U leert wat het is, waarom het werkt en hoe u het met succes kunt gebruiken.
We gaan van basisdefinities naar bewezen casestudies. Je zult zien hoe deze technologie de cruciale uitdagingen van de moderne landbouw oplost. Dit is uw weg naar een betere irrigatie-efficiëntie en lagere bedrijfskosten.
De taal van precisie
Om welke technologie dan ook onder de knie te krijgen, moet je eerst de taal ervan begrijpen. Druppelirrigatie wordt gedefinieerd door technische kernparameters. Deze bepalen hoe goed het presteert in het veld.
Zenderstroomsnelheid (l/u)
De waterafvoer van een enkele emitter op een druppelirrigatieleiding binnen een tijdseenheid wordt gewoonlijk gemeten in liters per uur (L/h). Onder de referentietemperatuur van 23 ± 3 graden is de waterafvoer per uur van een enkele emitter bij de nominale werkdruk een belangrijke basis voor het ontwerp, de selectie en de planning van het irrigatiesysteem.
Voor veldgewassen omvatten de door ons doorgaans geleverde emitterdebieten 1,6, 1,1 en 0,8 liter per uur. Het debiet van de overgrote meerderheid van de producten op de markt is groter dan 1 liter per uur. Het ‘lage debiet’ waar we het nu over hebben heeft dus vooral betrekking op druppelaars met een debiet kleiner dan 1 liter per uur.
Het is van cruciaal belang om onderscheid te maken tussen het debiet dat een fabrikant adverteert en het werkelijke debiet dat u in het veld krijgt. Systeemontwerp en componentkwaliteit bepalen de prestaties in de echte- wereld.
Zenderafstand (cm)
De emitterafstand is de afstand tussen opeenvolgende emitters langs de druppellijn. Het wordt meestal gemeten in centimeters.
Voor de meeste veldgewassen op grote schaal- zijn de gebruikelijke afstanden 20 cm, 25 cm en 30 cm.
Andere merken druppelirrigatieproducten bieden ook modellen met druppelafstanden van 10-15 cm. Naarmate de druppelafstand kleiner wordt, neemt de stroomsnelheid per lengte-eenheid van de druppeltape toe, waardoor de enkelzijdige installatieafstand van de druppeltape aanzienlijk wordt verkort.
Druppellijnafstand (m)
Het kernprincipe van de installatie van druppeltape is"waar nodig de wortelzone van het gewas bedekken".Dit betekent het bepalen van het dekkingsgebied (enkele rij/meerdere rijen) en de specifieke positie van de druppeltape op basis van de rijafstand van het gewas, de plantdichtheid en de kenmerken van de wortelverdeling. Het uiteindelijke doel is het bereiken van de dubbele doelstellingen van"precieze watertoevoer naar de wortelzone + optimale uitrustingskosten".Verschillende plantpatronen (zoals brede-smalle rijen, gelijke rijafstanden en dichte beplanting) bepalen rechtstreeks de lay-out van de druppeltape.
(1) Breed-plantpatroon met smalle rijen: druppelirrigatiepijpen begraven in smalle rijen, die twee rijen gewassen bedekken
Typische gewassen en plantparameters
Maïs:Het brede-smalle rijenpatroon van "smalle rij 35-40 cm + brede rij 80-85 cm" is een typisch voorbeeld van dekking met meerdere rijen. In dit geval wordt de druppeltape in het midden van de smalle rij gelegd, met een diepte van 2-4 cm (ondiepe ingraving), waardoor de wortelzones van twee rijen maïs tegelijkertijd worden bedekt.
Andere geschikte gewassen:Katoen, sojabonen en andere gewassen met rijenteelt, waarbij gewoonlijk een smalle rijafstand van 30-50 cm en een brede rijafstand van 60-90 cm wordt gebruikt, zijn ook geschikt voor de aanpak van "begraven in smalle rijen, die 2 rijen bestrijkt".
Installatie voordelen
Dichter bij de wortelzone:Wanneer de druppeltape in de smalle rij wordt ingegraven, zal het water zich snel horizontaal verspreiden nadat het is uitgestoten, waardoor de wortelzone van beide aangrenzende rijen efficiënt wordt bedekt, waardoor diepe percolatie wordt verminderd (vooral merkbaar in zandgronden).
Kostenbesparing:Vergeleken met "één buis per rij" kan de hoeveelheid gebruikte druppeltape met 50% worden verminderd (voor maïs bespaart het brede -smalle rijenpatroon bijvoorbeeld 60% aan druppeltape in vergelijking met uniforme rijbeplanting), zonder het beheer van de brede rij voor de teelt te beïnvloeden.
(2) Plantpatroon met gelijke rijafstand: 'Dekking van enkele rij' en 'Dekking van meerdere- rijen', bepaald door de rijafstand
Rijafstand > 1m: Eén rij per buis, om onvoldoende dekking te voorkomen
Typische gewassen:Fruitbomen (bijv. appels, sinaasappels met een rijafstand van 4-6 m), hoge economische gewassen (bijv. suikerriet, rijafstand 1,2-1,5 m).
Installatielogica: Als de rijafstand te groot is, kan een enkele druppeltape de wortelzones van aangrenzende rijen niet bedekken. In leemgronden bedraagt de horizontale spreiding van de bevochtigingszone ongeveer 50-60 cm. Daarom moet er langs elke gewasrij één druipband worden gelegd. Als de rijafstand voor fruitbomen groter is dan 4 meter en de grond leem of beter is, mogen er twee druppelbanden langs één rij worden gelegd (aan weerszijden van de overkapping), maar zonder dat er sprake is van "dekking van meerdere rijen".
Rijafstand 0,3-1 m: enkele rij per buis of twee rijen per buis, aangepast op basis van bodemtype
Typische gewassen: Groenten (bijv. tomaten, komkommers met rijafstand 0,5-0,8 m), dichte beplanting van veldgewassen (bijv. tarwe, rijafstand 15-20 cm, dichte beplanting).
Installatielogica:Als de grond leemachtig is (met sterke capillaire absorptie), wanneer de rijafstand 0,8-1 m bedraagt, kan een enkele druppeltape twee rijen bedekken (waardoor de bevochtigingszone zich over 80 cm verspreidt). Op zandgronden (met een zwakke horizontale spreiding, slechts 30-40 cm) is een “één rij per buis”-indeling vereist om onvoldoende waterdekking voor aangrenzende rijen te voorkomen.
(3) Dicht beplantingspatroon: kleine tussenruimte, enkele buis die meerdere rijen bedekt (3 rijen en meer)
Typische gewassen en plantparameters
Tarwe, grasgras:Rijafstand 10-20 cm, beschouwd als 'dichte beplanting', met een afstand tussen de emitters van doorgaans 0,25-0,5 m. Eén enkele druppeltape kan 3-5 rijen gewassen bedekken.
Groenten:(bijv. spinazie, sla) Rijenafstand 15-25 cm, emitterafstand 0,3-0,4 m, met een enkele buis die 2-4 rijen bedekt.
Installatieplan
De emitters zijn parallel aan de gewasrijen geplaatst, met een onderlinge afstand van 0,25-0,5 m (waarbij de kleinere waarde wordt gebruikt in droge of zandige bodems, en de grotere waarde in nattere gebieden).
Bij het planten van tarwe, met een afstand tussen de emitters van 0,4 m, kan het water dat door een enkele druppeltape wordt uitgestoten zich bijvoorbeeld horizontaal verspreiden om 1-2 rijen tarwe aan weerszijden te bedekken, waardoor uiteindelijk "1 pijp die 3-4 rijen bedekt" wordt bereikt, waardoor de installatie-efficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd.
(4) Fruitboomrij-Afhankelijk plantpatroon: aangepast aan de vorm van de boom, meestal dekking met één rij (geen dekking met meerdere-rijen)
Typische scène
Voor onregelmatig geplaatste fruitbomen (bijv. perzik, peer, met een plantafstand van 2-3 m en een rijafstand van 3-5 m), worden de druppelirrigatiebuizen "langs de rij" van elke boom gelegd (dat wil zeggen, geplaatst volgens de verspreidingsrichting van de wortels van elke boom), waarbij een enkele pijp de wortelzone van slechts één boom bedekt. Er wordt geen gebruik gemaakt van bedekking met meerdere rijen, omdat de wortels van fruitbomen verspreid en uitgestrekt zijn, en bedekking met meerdere rijen zou in sommige wortelzones tot watertekort kunnen leiden.
Druppeltape wanddikte (mm)
De wanddikte van druppeltape bepaalt de duurzaamheid, levensduur en kosten.
Een dikkere wand biedt een hogere duurzaamheid en betere weerstand tegen mechanische schade. Dit omvat schade als gevolg van installatie, veldactiviteiten en ophalen. Dit gaat echter gepaard met hogere materiaalkosten en een hoger gewicht.
Een dunnere wand kost minder en werkt vaak prima voor gebruik in één- seizoen.
Voor de meeste veldteelttoepassingen in één-seizoen biedt een wanddikte van 0,15 mm de beste balans. Het optimaliseert de prestaties, duurzaamheid en zuinigheid.
Nominale werkdruk (kPa/bar)
De nominale werkdruk is de maximaal ontworpen werkdruk voor druppeltape. Het wordt doorgaans uitgedrukt in kilopascal (kPa) of bar. . 100 kPa is gelijk aan 1 bar.
De druk in de pijpleiding is een van de belangrijkste parameters van een druppelirrigatiesysteem, maar wordt vaak over het hoofd gezien. Om het druppelirrigatiesysteem stabiel te laten werken, moet de druk voldoen aan de ontwerpeisen. Als de druk te laag is, zal dit vaak resulteren in een aanzienlijke afwijking in de druppelstroom, een ongelijkmatige waterverdeling en zal de werkelijke wateropbrengst binnen de ontworpen bedrijfstijd niet voldoen aan de waterbehoefte van het gewas. Aan de andere kant, als de druk te hoog is, kan dit er gemakkelijk voor zorgen dat de druppeltape scheurt en water lekt.
Voor typische druiptape met een wanddikte van 0,15 mm op vlak terrein moet u het systeem zo ontwerpen dat de zijdelingse inlaatdruk ongeveer 1 bar bedraagt.
Variatiesnelheid ontwerpstroom (%)
De ontwerpstroomvariatie meet direct de uniformiteit van de irrigatie. Het wordt berekend als de verhouding tussen het verschil tussen het maximale en minimale emitterdebiet binnen een irrigatieblok en het ontwerpdebiet.
Industrienormen zoals de Chinese GB/T 50485-2020 vereisen een stroomvariatie van minder dan of gelijk aan 20%. Systeemontwerpen met hoge-prestaties moeten echter streven naar een variatie van minder dan of gelijk aan 15%. Dit geldt vooral voor systemen die gebruikmaken van low-flow-technologie.
Deze uniformiteit is de sleutel tot een consistente levering van water en voedingsstoffen. Wanneer elke plant dezelfde hulpbronnen krijgt, krijg je een meer uniforme gewasgroei, kwaliteit en uiteindelijk een hogere verkoopbare opbrengst. Het visuele bewijs van de hoge uniformiteit is het zien van bevochtigde cirkels van vrijwel identieke grootte bij elke zender over de gehele lengte van de druppellijn.
Maximale runlengte (m)
De maximale runlengte is de langst mogelijke lengte van een enkele infuuslijn. Hierdoor wordt de stroomvariatiesnelheid van minder dan of gelijk aan 10% gehandhaafd. Dit is een kritische ontwerpparameter.
Het voornaamste voordeel van de technologie met lage-flow komt duidelijk tot uiting in de impact ervan op de runlengte. Langere runlengtes vereenvoudigen de veldindeling dramatisch en verlagen de infrastructuurkosten.
|
Zenderstroomsnelheid
|
Maximale looplengte (op vlak terrein)
|
|
1.1 L/h
|
136 m
|
|
0.75 L/h
|
172 m
|
|
0.35 L/h
|
280 m
|
Deze gegevens zijn gebaseerd op tape met een diameter van 16 mm, een wanddikte van 0,15 mm en een emitterafstand van 30 cm. Het biedt een kwantitatieve basis voor het ontwerpen van grotere, efficiëntere irrigatieblokken.
Gegevenstabel van de aanbevolen maximale leglengte van druppelirrigatiebuizen
Bevochtigingspatroon (bevochtigingsbol)
Het bevochtigingspatroon, of bevochtigingsbol, is het niet--bolvormige volume van bevochtigde grond dat zich tijdens een irrigatiecyclus onder één enkele emitter vormt.
De vorm en grootte van deze lamp worden beïnvloed door twee belangrijke factoren: de bodemtextuur en de stroomsnelheid van de emitter.
In zandgronden heeft de zwaartekracht een sterkere invloed. Dit leidt tot een "lang en dun" bevochtigingspatroon met meer verticale waterbeweging. In leem- of kleigronden domineert de capillaire werking. Hierdoor ontstaat een "kort en breed" patroon met een grotere zijdelingse spreiding.
Cruciaal is dat lage-debieten een betere zijdelingse waterbeweging bevorderen. Ze verminderen ook de snelheid van diepe percolatie, ongeacht het bodemtype. Het doel is om een natbol te creëren die perfect aansluit bij de wortelzone van het gewas.
Als in grond met dezelfde textuur de stroomsnelheid van de druppelaars varieert, heeft dit ook invloed op de vorm van de bevochtigingszone. Vanuit het perspectief van het gewas heeft het wortelstelsel van elk gewas zijn unieke vorm. Wanneer de ruimtelijke opstelling van de wortels en de bevochtigingszone goed op elkaar aansluiten, betekent dit dat het water en de mest die het druppelirrigatiesysteem aanvoert zo dicht mogelijk bij de wortelzone blijven en door de wortels kunnen worden opgenomen. Dit voorkomt afvloeiing van het oppervlak en ondergrondse lekkage, waardoor afval wordt geminimaliseerd. Dit is de reden waarom we zeggen dat de efficiëntie van het water- en kunstmestgebruik van druppelirrigatie de hoogste is van alle irrigatiemethoden.
