Орошение

Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Узел оросительной системы с центральным поворотным механизмом
Утечки в капельных линиях микроорошения

Орошение - это искусственный процесс применения контролируемого количества воды к земле для выращивания сельскохозяйственных культур. [1] Орошение помогает выращивать сельскохозяйственные культуры , поддерживать ландшафты и восстанавливать растительный покров нарушенных почв в засушливых районах и в периоды осадков ниже среднего. Орошение также имеет другие применения в растениеводстве, включая защиту от замерзания [2], подавление роста сорняков на зерновых полях [3] и предотвращение консолидации почвы . [4] Напротив, сельское хозяйство, которое полагается только на прямые осадки, называется неорошаемым .

Системы орошения также используются для охлаждения скота , пылеподавления , удаления сточных вод и в горнодобывающей промышленности . Орошение часто изучается вместе с дренажом , который представляет собой удаление поверхностных и подповерхностных вод из определенного места.

Оросительный канал в Османие , Турция
Дождевание черники в Плейнвилле, Нью-Йорк , США

Орошение было центральным элементом сельского хозяйства более 5000 лет и является продуктом многих культур. Исторически он был основой экономики и общества по всему миру, от Азии до юго-запада США .

История [ править ]

Орошение с помощью животных, Верхний Египет, ок. 1846 г.

Археологические исследования обнаружили свидетельства орошения в районах, где не выпадает достаточно естественных осадков, чтобы поддержать посевы для богарного сельского хозяйства . Самое раннее известное использование этой технологии относится к 6 тысячелетию до нашей эры в Хузистане на юго-западе современного Ирана. [5] [6]

Орошение использовалось как средство управления водой на аллювиальных равнинах цивилизации долины Инда , применение которого, по оценкам, началось около 4500 г. до н.э. и резко увеличило размер и процветание их сельскохозяйственных поселений. [7] Цивилизация долины Инда разработала сложные ирригационные системы и системы хранения воды, включая искусственные водоемы в Гирнаре, датируемые 3000 г. до н.э., и раннюю систему орошения каналов от ок. 2600 г. до н.э. Практиковалось крупномасштабное сельское хозяйство с разветвленной сетью каналов, используемых для орошения. [7] [8]

Фермеры на месопотамской равнине использовали ирригацию по крайней мере с третьего тысячелетия до нашей эры. [9] Они разработали многолетнее орошение , регулярно поливая посевы в течение вегетационного периода , забирая воду через матрицу небольших каналов, образованных на поле. [10] Древние египтяне практиковали бассейновое орошение, используя разлив Нила для затопления земельных участков, окруженных дамбами. Поливная вода оставалась до тех пор, пока не осядет плодородный осадок, прежде чем инженеры вернули излишки в водоток . [11] Есть свидетельства существования древнеегипетского фараона. Аменемхет III во время двенадцатой династии (около 1800 г. до н.э. ) использовал природное озеро оазиса Файюм в качестве резервуара для хранения излишков воды для использования в засушливые сезоны. Озеро ежегодно увеличивалось в результате разлива Нила . [12]

Молодые инженеры восстанавливают и развивают старую ирригационную систему Моголов в 1847 году во время правления императора Великих Моголов Бахадур-шаха II.

В древних нубийцев разработана форма орошения с помощью водяного колеса -как устройство называется Сегиет . Орошение началось в Нубии где-то между третьим и вторым тысячелетиями до нашей эры. [13] Это во многом зависело от паводковых вод, которые текли через реку Нил и другие реки на территории нынешнего Судана. [14]

Орошение в Тамил Наду, Индия

В Африке к югу от Сахары ирригация достигла культур и цивилизаций региона реки Нигер в первом или втором тысячелетии до нашей эры и была основана на наводнениях в сезон дождей и сборе воды. [15] [16]

Свидетельства орошения террас встречаются в доколумбовой Америке, ранней Сирии, Индии и Китае. [11] В долине Zana из Анды в Перу археологи нашли остатки трех ирригационных каналов радиоуглеродный старомодный с 4 - го тысячелетия до н.э. , 3 - го тысячелетия до нашей эры и 9 -го века CE . Эти каналы являются самым ранним свидетельством орошения в Новом Свете . Под каналом 4- го тысячелетия были обнаружены следы канала, возможно датируемого 5-м тысячелетием до нашей эры . [17]

Древняя Персия (современный Иран ) использовала орошение еще в 6-м тысячелетии до нашей эры для выращивания ячменя в районах с недостаточным естественным выпадением осадков. [18] [ Необходимость цитата проверить ] В подземных водоводов , разработанные в древней Персии около 800 г. до н.э., являются одними из самых старых известных методов орошения еще используются сегодня. Сейчас они встречаются в Азии, на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Система состоит из сети вертикальных колодцев и пологих туннелей, проложенных по склонам скал и крутых холмов для отбора грунтовых вод. [19] В норииВодяное колесо с глиняными горшками по краю, приводимое в движение потоком ручья (или животными, где источник воды все еще оставалось), впервые появилось примерно в это время среди римских поселенцев в Северной Африке. К 150 г. до н.э. горшки были снабжены клапанами, чтобы обеспечить более плавное наполнение, когда их опускали в воду. [20]

Шри-Ланка [ править ]

Ирригационные сооружения древней Шри-Ланки , самые ранние из которых были построены примерно с 300 г. до н.э. во время правления короля Пандукабхая и непрерывно развивались в течение следующей тысячи лет, были одной из самых сложных ирригационных систем древнего мира. Помимо подземных каналов, сингальцы первыми построили полностью искусственные водоемы для хранения воды. [ необходима цитата ] Эти водохранилища и системы каналов использовались в основном для орошения рисовых полей , для обработки которых требуется много воды. Большинство этих ирригационных систем до сих пор существуют неповрежденными в Анурадхапуре и Полоннаруве., благодаря передовой и точной инженерии. Система была тщательно восстановлена ​​и расширена [ кем? ] во время правления короля Паракрамы Баху (1153–1186 гг . н. э. ). [21]

Китай [ править ]

Внутри карезского туннеля в Турфане , Синьцзян , Китай

Старейшими известными инженерами- гидротехниками Китая были Суншу Ао (VI век до н.э.) периода весны и осени и Симэнь Бао (V век до н.э.) периода Воюющих царств , оба из которых работали над крупными ирригационными проектами . В регионе Сычуань, принадлежащем государству Цинь в древнем Китае, ирригационная система Дуцзянъянь, разработанная китайским гидрологом Цинь и инженером по ирригации Ли Бингом, была построена в 256 г. до н.э. для орошения обширных сельскохозяйственных угодий, которые сегодня все еще снабжают водой. [22] Ко II веку нашей эры, во времяПри династии Хань китайцы также использовали цепные насосы, которые поднимали воду с более низкой отметки на более высокую. [23] Они приводились в движение ручной педалью, гидравлическими водяными колесами или вращающимися механическими колесами, запряженными волами . [24] Вода использовалась для общественных работ , обеспечивая водой городские жилые кварталы и дворцовые сады, но в основном для орошения каналов сельскохозяйственных угодий и каналов на полях. [25]

Корея [ править ]

Корея , Чан Ён Сил , корейский инженер из династии Чосон , под активным руководством короля Сечжона Великого , изобрел первый в мире дождемер, урянгье ( корейский : 우량계 ) в 1441 году. Он был установлен в ирригационных резервуарах. [ кем? ] как часть общенациональной системы измерения и сбора осадков для сельскохозяйственных нужд. С помощью этого инструмента планировщики и фермеры могут лучше использовать информацию, собранную в [ какой? ] опрос. [26]

Северная Америка [ править ]

Оросительная канава в округе Монтур, штат Пенсильвания

Самая ранняя сельскохозяйственная система оросительного канала известна в области современных Соединенных Штатов даты в диапазоне от 1200 г. до н.э. и 800 г. до н.э. , и был обнаружен в пустыне археология, Inc. в Марана, штат Аризона (рядом с Tucson) в 2009 году [27] Система оросительных каналов возникла на две тысячи лет раньше культуры хохокам и принадлежит к неустановленной культуре. В Северной Америке хохокам были единственной культурой, которая, как известно, полагалась на оросительные каналы для полива урожая, и их ирригационные системы поддерживали самое большое население на юго-западе к 1300 году нашей эры. Хохокам построили ряд простых каналов в сочетании с плотинами.в их различных сельскохозяйственных занятиях. Между 7-м и 14-м веками они построили и поддерживали обширные ирригационные сети вдоль нижнего течения рек Солт и среднего Хила, которые по сложности не уступали тем, которые использовались на древнем Ближнем Востоке, в Египте и Китае. Они были построены с использованием относительно простых инструментов для выемки грунта, без использования передовых инженерных технологий, и достигали падения высоты в несколько футов на милю, балансируя эрозию и заиление. Хохокам выращивали различные сорта хлопка, табака, кукурузы, фасоли и кабачков, а также собирали различные дикорастущие растения. В конце хронологической последовательности Хохокам они также использовали обширные системы сухого земледелия, в первую очередь для выращивания агавы.для пищевых продуктов и клетчатки. Их опора на сельскохозяйственные стратегии, основанные на орошении каналов, которые жизненно важны в их далеко не гостеприимной пустынной среде и засушливом климате, стала основой для объединения сельского населения в стабильные городские центры. [28] [ требуется цитата для проверки ]

Южная Америка [ править ]

Самые старые известные оросительные каналы в Америке находятся в пустыне на севере Перу в долине Занья, недалеко от деревушки Нанчок . Каналы были датированы радиоуглеродом, по крайней мере, 3400 г. до н.э. и, возможно, возрастом 4700 г. до н.э. Каналы в то время орошали такие культуры, как арахис , кабачки , маниок , ченопод , родственник киноа , а позже и кукурузы . [29]

Настоящая степень [ править ]

Доля сельскохозяйственных земель, которые орошаются (2015 г.)

В 2000 году общая плодородная земля составляла 2 788 000 км 2 (689 миллионов акров), и во всем мире она была оборудована ирригационной инфраструктурой. Около 68% этой площади находится в Азии, 17% в Северной и Южной Америке, 9% в Европе, 5% в Африке и 1% в Океании. Наибольшие прилегающие районы с высокой плотностью полива находятся:

  • В Северной Индии и Пакистане по рекам Ганг и Инд.
  • В бассейнах Хайхэ, Хуанхэ и Янцзы в Китае
  • Вдоль реки Нил в Египте и Судане
  • В бассейне реки Миссисипи-Миссури, Южных Великих равнинах и в некоторых частях Калифорнии.

Меньшие площади орошения разбросаны почти по всем густонаселенным частям мира. [30]

Водные сады в сигирии

К 2012 году площадь орошаемых земель увеличилась примерно до 3 242 917 км 2 (801 миллион акров), что почти соответствует размеру Индии. [31] На орошение 20% сельскохозяйственных угодий приходится 40% продуктов питания. [32] [33]

Виды орошения [ править ]

Есть несколько способов полива. Они различаются по способу подачи воды к растениям. Цель состоит в том, чтобы поливать растения водой как можно более равномерно, чтобы у каждого растения было необходимое количество воды, не слишком много и не слишком мало. Можно также понять, является ли орошение дополнительным к осадкам, как это происходит во многих частях мира, или же это « полное орошение», при котором посевы редко зависят от какого-либо вклада осадков. Полное орошение встречается реже и происходит только в засушливых ландшафтах с очень низким уровнем осадков или когда сельскохозяйственные культуры выращиваются в полузасушливых районах вне любых сезонов дождей.

Поверхностное орошение [ править ]

Бассейновое орошение пшеницы

Поверхностное орошение, также известное как орошение самотеком, является старейшей формой орошения и используется уже тысячи лет. В поверхности ( борозды, наводнение , или уровень бассейн ) система орошения, вода двигается по поверхности сельскохозяйственных угодий для того, чтобы смочить его и инфильтрат в почву. Вода движется под действием силы тяжести или под уклоном земли. Поверхностный полив можно разделить на полив по бороздам, по краю полосы или по бассейну . Это часто называют паводковым орошением, когда орошение приводит к затоплению или близкому затоплению обрабатываемых земель. Исторически поверхностное орошение было наиболее распространенным методом орошения сельскохозяйственных земель и до сих пор используется в большинстве регионов мира.

Там, где позволяют уровни воды из источника орошения, уровни контролируются дамбами, обычно закупоренными почвой. Это часто наблюдается на террасных рисовых полях (рисовых полях), где этот метод используется для затопления или контроля уровня воды на каждом отдельном поле. В некоторых случаях вода перекачивается или поднимается силой человека или животных до уровня земли. Эффективность полива при поверхностном орошении обычно ниже, чем при других формах орошения.

Орошение жилых домов в Фениксе, Аризона

Поверхностное орошение используется даже для полива ландшафтов в определенных областях, например, в Фениксе и его окрестностях , штат Аризона . Орошаемая территория окружена насыпью, и вода доставляется в соответствии с графиком, установленным местным ирригационным районом . [34]

Микроорошение [ править ]

Капельное орошение - капельница в действии

Микроорошение , иногда называемое локализованным орошением , орошением небольшого объема или капельным орошением, представляет собой систему, в которой вода распределяется под низким давлением через водопроводную сеть по заранее определенному шаблону и подается в виде небольшого сброса на каждое растение или рядом с ним. Это. Традиционное капельное орошение с использованием индивидуальных эмиттеров, подпочвенное капельное орошение (SDI), микрораспыление или микро-спринклеры и мини-барботажное орошение относятся к этой категории методов полива. [35]

Капельное орошение [ править ]

Схема капельного орошения и его части
Микро-разбрызгиватель

Капельное (или микро) орошение, также известное как капельное орошение, работает, как следует из названия. В этой системе вода падает по капле прямо на место корней. Вода подается в корневую зону растений или вблизи нее , по капле. Этот метод может быть наиболее эффективным с точки зрения водопотребления методом орошения [36], при правильном использовании испарение и сток минимизируются. Эффективность использования воды на поле капельного орошения обычно находится в диапазоне от 80 до 90 процентов при правильном управлении.

В современном сельском хозяйстве капельное орошение часто сочетается с пластиковой мульчей , что дополнительно снижает испарение, а также является средством доставки удобрений. Этот процесс известен как фертигация .

Глубокая фильтрация, когда вода перемещается ниже корневой зоны, может возникнуть, если капельная система эксплуатируется слишком долго или если скорость подачи слишком высока. Методы капельного орошения варьируются от очень высокотехнологичных и компьютеризированных до низкотехнологичных и трудоемких. Обычно требуется более низкое давление воды, чем для большинства других типов систем, за исключением систем с низким энергопотреблением и систем поверхностного орошения, и система может быть спроектирована для обеспечения однородности по всему полю или для точной подачи воды к отдельным растениям в ландшафте. содержащий смесь видов растений. Хотя на крутых склонах давление регулировать сложно, эмиттеры компенсации давлениядоступны, поэтому поле не должно быть ровным. Высокотехнологичные решения включают в себя точно откалиброванные излучатели, расположенные вдоль линий трубок, которые отходят от компьютеризированного набора клапанов .

Дождевание [ править ]

Поливальные оросители возле Рио-Виста, Калифорния
Передвижной дождеватель в Центре Миллетс Фарм, Оксфордшир , Великобритания

В спринклере или дождеваниях вода поступает на один или более центральные места в пределах области и распространяется воздушными спринклерами высокого давления или пистолетами. Система, в которой используются спринклеры, распылители или пистолеты, установленные наверху на стационарно установленных стояках, часто называется сплошной системой орошения. Вращающиеся спринклеры высокого давления называются роторами.и приводятся в движение шаровым приводом, зубчатой ​​передачей или ударным механизмом. Роторы могут быть предназначены для вращения по полному или частичному кругу. Пистолеты аналогичны роторам, за исключением того, что они обычно работают при очень высоких давлениях от 275 до 900 кПа (от 40 до 130 фунтов на квадратный дюйм) и расходах от 3 до 76 л / с (от 50 до 1200 галлонов США / мин), обычно с диаметром сопла в диапазон от 10 до 50 мм (от 0,5 до 1,9 дюйма). Пистолеты используются не только для орошения, но и для промышленных целей, таких как пылеподавление и лесозаготовки .

Спринклеры также могут быть установлены на движущихся платформах, соединенных шлангом с источником воды. Автоматически движущиеся колесные системы, известные как передвижные дождеватели, могут орошать такие территории, как небольшие фермы, спортивные площадки, парки, пастбища и кладбища без присмотра. В большинстве из них используется отрезок полиэтиленовой трубки, намотанный на стальной барабан. Когда трубка наматывается на барабан, приводимый в действие оросительной водой или небольшим газовым двигателем, разбрызгиватель перемещается по полю. Когда дождеватель возвращается на катушку, система отключается. Этот тип системы известен большинству людей как передвижной оросительный дождеватель с «водяным барабаном», и они широко используются для пылеподавления, орошения и внесения сточных вод в почву.

Другие путешественники используют плоский резиновый шланг, который тянут за собой, а платформу разбрызгивателя тянут трос.

Центр поворота [ править ]

Маленькая центральная шарнирная система от начала до конца
Спринклерный ороситель с поворотным механизмом вращения
Центральная ось с дождевателями
Колесная оросительная система в Айдахо , 2001 г.
Центральное круговое орошение

Полив с центральным шарниром - это форма дождевания с использованием нескольких сегментов трубы (обычно из гальванизированной стали или алюминия), соединенных вместе и поддерживаемых фермами , установленных на колесных башнях с разбрызгивателями, расположенными по ее длине. [37] Система движется по круговой схеме, и в нее подается вода из точки поворота в центре дуги. Эти системы встречаются и используются во всех частях мира и позволяют орошать все типы местности. В более новых системах имеются капельные спринклерные головки, как показано на следующем рисунке.

По состоянию на 2017 год в большинстве систем с центральным шарниром капли свисают с U-образной трубы, прикрепленной к верхней части трубы спринклерными головками, которые расположены на несколько футов (максимум) над растениями, что ограничивает потери на испарение. Капли также можно использовать со шлангами или барботерами, которые направляют воду прямо на землю между культурами. Культуры часто сажают по кругу, чтобы соответствовать центральной оси. Этот тип системы известен как LEPA ( Low Energy Precision Application ). Первоначально большинство центральных шарниров приводились в действие водой. Они были заменены гидравлическими системами ( TL Irrigation ) и системами с электродвигателем (Reinke, Valley, Zimmatic). Многие современные повороты оснащены устройствами GPS . [38]

Орошение боковым движением (боковой крен, колесная линия, движение колеса) [39] [40] [ править ]

Ряд труб, каждая с колесом диаметром около 1,5 м, постоянно прикрепленным к его средней точке, и спринклеры по всей длине соединены вместе. Вода подается с одного конца по большому шлангу. После нанесения достаточного количества орошения на одну полосу поля шланг снимается, вода сливается из системы, и узел скручивается вручную или с помощью специального механизма, так что дождеватели перемещаются в другое положение. по полю. Шланг снова подсоединен. Процесс повторяется по шаблону, пока все поле не будет орошено.

Эта система менее затратна в установке, чем центральная ось, но намного трудоемка в эксплуатации - она ​​не перемещается автоматически по полю: она подает воду на стационарную полосу, ее необходимо слить, а затем перекатить на новую полосу. В большинстве систем используются алюминиевые трубы диаметром 100 или 130 мм (4 или 5 дюймов). Труба служит одновременно и водным транспортом, и осью для вращения всех колес. Система привода (часто находящаяся рядом с центром колесной линии) вращает соединенные вместе секции трубы как одну ось, вращая всю колесную линию. При смещении системы может потребоваться ручная регулировка положения отдельных колес.

Системы колесных линий ограничены по количеству воды, которую они могут нести, и по высоте сельскохозяйственных культур, которые можно орошать. Одной из полезных функций системы бокового перемещения является то, что она состоит из секций, которые можно легко отсоединить, адаптируясь к форме поля при перемещении линии. Чаще всего они используются на небольших, прямолинейных полях или полях необычной формы, в холмистых или горных районах или в регионах, где рабочая сила стоит недорого.

Системы полива газонов [ править ]

Спринклерная система для газонов установлена ​​стационарно, в отличие от переносной спринклерной системы на конце шланга. Спринклерные системы устанавливаются на газонах жилых домов, в коммерческих помещениях, в церквях и школах, в общественных парках и на кладбищах, а также на полях для гольфа . Большинство компонентов этих ирригационных систем скрыто под землей, поскольку эстетика имеет важное значение в ландшафте. Типичная спринклерная система газона будет состоять из одной или нескольких зон, размер которых ограничен мощностью источника воды. Каждая зона будет охватывать определенную часть ландшафта. Части ландшафта обычно делятся по микроклимату., тип растительного материала и тип оросительного оборудования. Система ландшафтного орошения может также включать зоны, содержащие капельное орошение, барботеры или другое оборудование помимо спринклеров.

Хотя ручные системы все еще используются, большинство систем полива газонов могут работать автоматически с использованием контроллера полива , который иногда называют часами или таймером. В большинстве автоматических систем используются электрические соленоидные клапаны . Каждая зона имеет один или несколько таких клапанов, которые подключены к контроллеру. Когда контроллер подает питание на клапан, клапан открывается, позволяя воде течь к спринклерам в этой зоне.

Существует два основных типа дождевателей, используемых при орошении газонов: выдвижные распылительные головки и роторы. Распылительные головки имеют фиксированный рисунок распыления, а роторы имеют одну или несколько вращающихся струй. Распылительные головки используются для покрытия небольших площадей, а роторы используются для больших площадей. Роторы полей для гольфа иногда бывают настолько большими, что один спринклер объединяется с клапаном и называется «клапан в головке». При использовании на газоне дождеватели устанавливаются так, чтобы верхняя часть головки была заподлицо с поверхностью земли. Когда система находится под давлением, головка выскакивает из земли и поливает желаемую область, пока клапан не закроется и не отключит эту зону. Как только давление в боковой линии пропадет, оросительная головка втянется обратно в землю. В цветниках или кустарниках,спринклеры могут быть установлены на надземных стояках или даже более высокие выдвижные спринклеры могут быть использованы и установлены заподлицо, как на лужайке.

Влияние спринклерной полив газона, пример шланга конец спринклера

Спринклеры на конце шланга [ править ]

Есть много типов спринклеров на конце шланга. Многие из них представляют собой уменьшенные версии более крупных сельскохозяйственных и ландшафтных дождевателей, рассчитанные на работу с обычным садовым шлангом. У некоторых есть шипованная основа, позволяющая им временно застрять в земле, в то время как у других есть основание салазок, предназначенное для перетаскивания, когда они прикреплены к шлангу.

Субирригация [ править ]

Субирригация уже много лет используется при выращивании полевых культур в районах с высоким уровнем грунтовых вод . Это метод искусственного повышения уровня грунтовых вод , чтобы позволить почвы быть увлажнены снизу растений корневой зоны. Часто эти системы расположены на постоянных лугах в низинах или в долинах рек и объединены с дренажной инфраструктурой. Система насосных станций, каналов, плотин и затворов позволяет повышать или понижать уровень воды в сети канав и тем самым контролировать уровень грунтовых вод.

Субирригация также используется в коммерческих теплицах , обычно для горшечных растений . Вода подается снизу, поглощается вверх, а излишки собираются для повторного использования. Обычно раствор воды и питательных веществ заливает контейнер или протекает через желоб в течение короткого периода времени, 10–20 минут, а затем перекачивается обратно в сборный резервуар для повторного использования. Дополнительное орошение в теплицах требует довольно сложного и дорогого оборудования и управления. Преимущества заключаются в сохранении воды и питательных веществ, а также в экономии рабочей силы за счет сокращения объема обслуживания системы и автоматизации . Он похож по принципу и действию на подземное орошение бассейнов.

Другой тип субирригации - это контейнер с самополивом, также известный как сеялка с суб- поливом . Он состоит из сеялки, подвешенной над резервуаром с некоторым типом впитывающего материала, например, полиэфирной веревкой. Вода поднимается по фитилю за счет капиллярного действия. [41] [42] Подобная техника - это капиллярный слой ; это тоже использует капиллярное действие.

Подземное орошение текстиля [ править ]

Схема, показывающая структуру примера установки SSTI

Подповерхностное текстильное орошение (SSTI) - это технология, разработанная специально для подповерхностного орошения на почвах любого текстуры от песков пустыни до тяжелых глин. Типичная подземная текстильная ирригационная система имеет непроницаемый базовый слой (обычно полиэтилен или полипропилен ), капельную линию, проходящую вдоль этой основы, слой геотекстиля поверх капельной линии и, наконец, узкий непроницаемый слой поверх геотекстиля ( см. диаграмму). В отличие от стандартного капельного орошения, расстояние между излучателями в капельной трубе не имеет решающего значения, поскольку геотекстиль перемещает воду по ткани на расстояние до 2 м от капельницы. Непроницаемый слой эффективно создает искусственный водный горизонт.

Источники воды [ править ]

Орошение ведется за счет откачки с помощью насосов непосредственно из Гумти , на заднем плане, в Комилле , Бангладеш .

Вода для орошения может поступать из грунтовых вод (извлекаемых из источников или из колодцев ), из поверхностных вод (забираемых из рек , озер или водохранилищ ) или из нетрадиционных источников, таких как очищенные сточные воды , опресненная вода , дренажные воды или сбор тумана . Особым видом орошения с использованием поверхностных вод является орошение проливом , также называемое сбором паводковых вод.. В случае наводнения (разлива) вода отводится в русла обычно высыхающих рек (вади) с помощью сети дамб, ворот и каналов и распространяется на больших территориях. Влага, накопленная в почве, будет впоследствии использована для выращивания сельскохозяйственных культур. Области поливного орошения, в частности, расположены в полузасушливых или засушливых горных районах. Хотя сбор паводковой воды относится к общепринятым методам орошения, сбор дождевой воды обычно не рассматривается как форма орошения. Сбор дождевой воды - это сбор сточных вод с крыш или неиспользуемых земель и их концентрация.

Около 90% сточных вод, производимых во всем мире, остаются неочищенными, что вызывает широкомасштабное загрязнение воды , особенно в странах с низким уровнем дохода. В сельском хозяйстве все чаще используются неочищенные сточные воды в качестве источника воды для орошения. Города предоставляют прибыльные рынки для свежих продуктов, поэтому они привлекательны для фермеров. Однако, поскольку сельскому хозяйству приходится конкурировать за все более дефицитные водные ресурсы с промышленностью и муниципальными пользователями (см. Раздел «Нехватка воды» ниже), у фермеров часто нет альтернативы, кроме как использовать воду, загрязненную городскими отходами, включая сточные воды, непосредственно для полива своих культур. Использование воды, содержащей патогенные микроорганизмы, может стать причиной серьезной опасности для здоровья, особенно если люди едят сырые овощи, орошенные загрязненной водой. Международный институт управления водными ресурсамиработал в Индии, Пакистане, Вьетнаме, Гане, Эфиопии, Мексике и других странах над различными проектами, направленными на оценку и снижение рисков орошения сточными водами. Они выступают за «многобарьерный» подход к использованию сточных вод, при котором фермерам предлагается принять различные способы снижения рисков. К ним относятся прекращение полива за несколько дней до сбора урожая, чтобы болезнетворные микроорганизмы вымерли на солнечном свете, осторожное применение воды, чтобы она не загрязняла листья, которые могут быть съедены в сыром виде, очистка овощей с помощью дезинфицирующего средства или обеспечение высыхания фекального ила, используемого в сельском хозяйстве, перед использованием. как человеческий навоз. [43] Всемирная организация здравоохранения разработала руководящие принципы для использования безопасной воды.

В странах, где влажный воздух проникает ночью, вода может быть получена путем конденсации на холодных поверхностях. Это практикуется на виноградниках Лансароте, где для конденсации воды используются камни. Сборщики тумана также изготавливаются из полотна или листов фольги. Использование конденсата из кондиционеров в качестве источника воды также становится все более популярным в больших городских районах.

По состоянию на ноябрь 2019 года стартап из Глазго помог фермеру из Шотландии вырастить съедобные солончаковые культуры, орошаемые морской водой. Акр ранее маргинальной земли был посажен под выращивание самфира , морского блита и морской астры ; эти растения приносят более высокую прибыль, чем картофель. Земля орошается дважды в день для имитации приливных паводков; вода откачивается из моря с помощью энергии ветра. Дополнительные преимущества - восстановление почвы и связывание углерода. [44] [45]

Виноград в Петролине , выращенный в этом полузасушливом районе только благодаря капельному орошению.

Эффективность [ править ]

Современные методы орошения достаточно эффективны, чтобы равномерно обеспечить водой все поле, так что каждое растение имеет необходимое количество воды, не слишком много и не слишком мало. [46] Эффективность водопользования на поле можно определить следующим образом:

  • Эффективность использования воды на поле (%) = (Вода, переносимая растениями ÷ вода, внесенная в поле) x 100

До 1960-х годов вода не считалась дефицитным ресурсом. В то время на планете было меньше половины нынешнего количества людей. Люди не были такими богатыми, как сегодня, потребляли меньше калорий и меньше мяса , поэтому для производства пищи требовалось меньше воды. Им требовалась треть объема воды, которую мы сейчас забираем из рек. Сегодня конкуренция за водные ресурсы намного обострилась. Это связано с тем, что в настоящее время на планете проживает более семи миллиардов человек, растет их потребление мяса и овощей, требующих водной жажды, а также растет конкуренция за воду со стороны промышленности , урбанизации и выращивания биотоплива . Чтобы избежать глобальноговодного кризиса , фермерам придется стремиться к повышению производительности, чтобы удовлетворить растущий спрос на продукты питания , в то время как промышленность и города находят способы более эффективного использования воды. [47]

Успешное сельское хозяйство зависит от наличия у фермеров достаточного доступа к воде. Однако нехватка воды уже является серьезным препятствием для ведения сельского хозяйства во многих частях мира. Что касается сельского хозяйства, Всемирный банк рассматривает производство продуктов питания и управление водными ресурсами как все более глобальную проблему, которая вызывает растущие споры. [48] Физическая нехватка водыЭто место, где не хватает воды для удовлетворения всех потребностей, в том числе для эффективного функционирования экосистем. Засушливые регионы часто страдают от физической нехватки воды. Это также происходит там, где воды кажется изобилие, но когда ресурсы чрезмерно задействованы. Это может произойти при чрезмерном развитии гидравлической инфраструктуры, как правило, для орошения. Симптомы физической нехватки воды включают ухудшение состояния окружающей среды и истощение грунтовых вод . Между тем экономический дефицит вызван недостатком инвестиций в воду или недостаточным человеческим потенциалом для удовлетворения спроса на воду. Симптомы экономической нехватки водывключают отсутствие инфраструктуры, когда людям часто приходится брать воду из рек для домашнего и сельскохозяйственного использования. Около 2,8 миллиарда человек в настоящее время живут в районах с дефицитом воды. [49]

Технические проблемы [ править ]

В оросительных схемах решаются многочисленные инженерные и экономические проблемы с минимизацией негативных экологических последствий. [50] К таким проблемам относятся:

  • Конкуренция за права на поверхностные воды . [51]
  • Переработка (истощение) подземных водоносных горизонтов . В середине 20 века появление дизельных и электрических двигателей привело к появлению систем, которые могли откачивать грунтовые воды из основных водоносных горизонтов быстрее, чем водосборные бассейны могли их пополнять. Это может привести к необратимой потере емкости водоносного горизонта, снижению качества воды, проседанию грунта и другим проблемам. Это явление угрожает будущему производства продуктов питания в таких регионах, как Северо-Китайская равнина , Пенджаб и Великие равнины США. [52] [53]
  • Проседание грунта (например, Новый Орлеан, Луизиана )
  • Недостаточное орошение или орошение, дающее только достаточное количество воды для растений (например, при капельном орошении), дает плохой контроль засоления почвы, что приводит к увеличению засоления почвы с последующим накоплением токсичных солей на поверхности почвы в областях с высоким испарением. Это требует либо выщелачивания для удаления этих солей, либо метода дренажа для их удаления. При использовании капельных линий промывку лучше проводить регулярно через определенные промежутки времени (с небольшим избытком воды), чтобы соль смывалась обратно под корни растения. [54] [55]
  • Нестабильность фронта дренажа , также известная как вязкая аппликатура, при которой нестабильный фронт дренажа приводит к образованию рисунка пальцев и вязких захваченных насыщенных зон.
  • Чрезмерное орошение из-за плохой равномерности распределения или управления приводит к потере воды, химикатов и может привести к загрязнению воды . [56]
  • Глубокий дренаж (из-за чрезмерного орошения) может привести к повышению уровня грунтовых вод, что в некоторых случаях приведет к проблемам засоления ирригации, требующим контроля уровня воды с помощью некоторой формы подземного дренажа земель . [57] [58]
  • Орошение соленой или высоконатриевой водой может повредить структуру почвы из-за образования щелочной почвы .
  • Засорение фильтров: в основном это водоросли, которые забивают фильтры, капельные узлы и форсунки. УФ [59] и ультразвуковой [60] методы могут использоваться для борьбы с водорослями в ирригационных системах.
  • Помощь мелким фермерам в рациональном и коллективном управлении ирригационными технологиями и изменениями в технологиях. [61]
  • Сложности при точном измерении эффективности орошения, которая меняется во времени и пространстве, с использованием таких показателей, как продуктивность, эффективность, справедливость и адекватность. [62]

Влияние на общество [ править ]

Исследование 2016 года показало, что страны, сельское хозяйство которых зависит от орошения, с большей вероятностью будут автократическими, чем другие страны. Авторы исследования «утверждают, что этот эффект имеет историческое происхождение: ирригация позволила земельным элитам в засушливых районах монополизировать воду и пахотные земли. Это сделало элиты более сильными и способными противостоять демократизации». [63]

См. Также [ править ]

  • BAITSSS
  • Дефицит орошения
  • Воздействие орошения на окружающую среду
  • Фермерская вода
  • Схема Гезиры
  • Управление орошением
  • Статистика полива
  • Датчик листьев
  • Схема подъемного полива
  • Список стран по площади орошаемых земель
  • Нано Ганеш
  • Поверхностное орошение
  • Приливное орошение

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Определение орошения | Dictionary.com» . www.dictionary.com . Проверено 21 января 2021 .
  2. ^ Снайдер, RL; Мело-Абреу, JP (2005). Защита от замерзания: основы, практика, экономика . Том 1. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. ISBN 978-92-5-105328-7. ISSN  1684-8241 .
  3. ^ Уильямс, JF; С.Р. Робертс; Дж. Э. Хилл; СК Скардачи; Г. Тиббитс. «Управление водой для борьбы с сорняками в рисе» . Калифорнийский университет в Дэвисе, Департамент растениеводства . Архивировано из оригинала на 2007-04-03 . Проверено 14 марта 2007 .
  4. ^ "Засушливые среды становятся консолидированными" . Проверено 19 июня 2012 .
  5. ^ Фланнери, Кент В. (1969). «Происхождение и экологические последствия раннего одомашнивания в Иране и на Ближнем Востоке» . В Уко, Питер Джон ; Димблби, GW (ред.). Одомашнивание и эксплуатация растений и животных . Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Transaction Publishers (опубликовано в 2007 г.). п. 89. ISBN 9780202365572. Проверено 12 января 2019 .
  6. ^ Лоутон, HW; Wilke, PJ (1979). «Древние сельскохозяйственные системы в засушливых регионах Старого Света» . В зале, AE; Cannell, GH; Лоутон, HW (ред.). Сельское хозяйство в полузасушливых средах . Экологические исследования. 34 (переиздание ред.). Берлин: Springer Science & Business Media (опубликовано в 2012 г.). п. 13. ISBN 9783642673283. Проверено 12 января 2019 .
  7. ^ а б Родда, JC; Убертини, Лучио, ред. (2004). Основа цивилизации - наука о воде? . Международная ассоциация гидрологических наук. ISBN 9781901502572.
  8. ^ "Древняя Индия цивилизация долины Инда" . Электронный музей государственного университета Миннесоты. Архивировано из оригинала на 2007-02-05 . Проверено 10 января 2007 .
  9. ^ Кроуфорд, Харриет, изд. (2013). Шумерский мир . Routledge Worlds. Абингдон, Оксфордшир: Рутледж. ISBN 9781136219115. Проверено 12 января 2019 .
  10. ^ Хилл, Дональд (1984). «2: Орошение и водоснабжение» . История инженерии в классические и средневековые времена (переиздание ред.). Лондон: Рутледж (опубликовано в 2013 г.). п. 18. ISBN 9781317761570. Проверено 12 января 2019 .
  11. ^ a b p19 Хилл
  12. ^ "Аменемхет III" . Britannica Concise. Архивировано из оригинала на 2007-05-10 . Проверено 10 января 2007 .
  13. ^ Г. Мохтар (1981-01-01). Древние цивилизации Африки . ЮНЕСКО. Международный научный комитет по составлению Всеобщей истории Африки. п. 309. ISBN. 9780435948054. Проверено 19 июня 2012 г. - через Books.google.com.
  14. ^ Буллиет, Ричард; Кроссли, Памела Кайл; Хедрик, Дэниел; Хирш, Стивен (18.06.2008). Земля и ее народы, Том I: Глобальная история, до 1550 года . С. 53–56. ISBN 978-0618992386.
  15. ^ «Традиционные технологии» . Fao.org . Проверено 19 июня 2012 .
  16. ^ "Африка, новые цивилизации в Африке к югу от Сахары. Различные авторы; отредактированный: Р. А. Гисепи" . History-world.org. Архивировано из оригинала на 2010-06-12 . Проверено 19 июня 2012 .
  17. ^ Dillehay ТД , Элинг HH - младший, Россен J (2005). «Докерамические оросительные каналы в перуанских Андах» . Труды Национальной академии наук . 102 (47): 17241–4. Bibcode : 2005PNAS..10217241D . DOI : 10.1073 / pnas.0508583102 . PMC 1288011 . PMID 16284247 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  18. ^ История техники - ирригация . Британская энциклопедия, издание 1994 г.
  19. ^ «Канатские оросительные системы и домашние сады (Иран)» . Системы сельскохозяйственного наследия мирового значения . Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН . Проверено 10 января 2007 .
  20. Encyclopdia Britannica , издания 1911 и 1989 гг.
  21. ^ де Сильва, Сена (1998). «Водоемы Шри-Ланки и их промыслы» . Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН . Проверено 10 января 2007 .
  22. ^ Китай - история . Британская энциклопедия, издание 1994 г.
  23. ^ Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии, Часть 2, Машиностроение . Тайбэй: Caves Books Ltd. Страницы 344–346.
  24. ^ Needham, Том 4, часть 2, 340-343.
  25. Перейти ↑ Needham, Volume 4, Part 2, 33, 110.
  26. ^ Пэк Сек-ги 백석기 (1987). Чан Ён-сил 장영실 . Woongjin Wiin Jeon-gi 웅진 위인 전기 11. Woongjin Publishing Co., Ltd.
  27. ^ "Самые ранние каналы в Америке - Архив журнала археологии" .
  28. Джеймс М. Бэйман, «Хохокам Юго-Западной Северной Америки». Journal of World Prehistory 15.3 (2001): 257–311.
  29. ^ Dillehay, Том D .; Eling, Jr., Herbert H .; Россен, Джек. «Докерамические оросительные каналы в перуанских Андах» (PDF) . PNAS . Национальная академия наук . Проверено 20 ноября 2020 года .
  30. ^ Зиберт, S .; J. Hoogeveen, P. Döll, JM. Форез, С. Фейк и К. Френкен (10 ноября 2006 г.). «Глобальная цифровая карта орошаемых территорий - разработка и проверка версии 4 карты» (PDF) . Тропентаг 2006 - Конференция по международным сельскохозяйственным исследованиям в целях развития . Бонн, Германия . Проверено 14 марта 2007 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  31. ^ Мир . The World Factbook . Центральное разведывательное управление .
  32. ^ «На воде» . Европейский инвестиционный банк . Проверено 7 декабря 2020 .
  33. ^ «Вода в сельском хозяйстве» . Всемирный банк . Проверено 7 декабря 2020 .
  34. ^ «Служба паводкового орошения» . Город Темпе, Аризона . Проверено 29 июля 2017 года .
  35. ^ Frenken, К. (2005). Орошение в Африке в цифрах - Обзор AQUASTAT - 2005 (PDF) . Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. ISBN  978-92-5-105414-7. Проверено 14 марта 2007 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  36. ^ Провенцано, Джузеппе (2007). «Использование имитационной модели HYDRUS-2D для оценки объема увлажненной почвы в подземных системах капельного орошения». Журнал ирригации и дренажной техники . 133 (4): 342–350. DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9437 (2007) 133: 4 (342) .
  37. ^ Мадер, Shelli (25 мая 2010). «Центровое круговое орошение совершает революцию в сельском хозяйстве» . Журнал The Fence Post . Архивировано из оригинала на 8 сентября 2016 года . Проверено 6 июня 2012 года .
  38. ^ Гейнс, Tharran (7 января 2017). "GPS SWING ARMS доказывать свою состоятельность" . Успешное земледелие . Проверено 1 февраля 2018 года .
  39. ^ Петерс, Трой. «Управление колесными линиями и ручными линиями для высокой прибыльности» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 21 октября 2016 года . Дата обращения 29 мая 2015 .
  40. ^ Хилл, Роберт. «Эксплуатация и управление дождеванием с колесным ходом» (PDF) . Дата обращения 29 мая 2015 .
  41. ^ "Полиэфирные тросы естественной техникой орошения" . Entheogen.com. Архивировано из оригинального 12 апреля 2012 года . Проверено 19 июня 2012 .
  42. ^ «Инструкции по изготовлению самополива с помощью веревки» . Instructables.com. 2008-03-17 . Проверено 19 июня 2012 .
  43. ^ Использование сточных вод в сельском хозяйстве: проблема не только при недостатке воды! Международный институт управления водными ресурсами , 2010 г. Краткий обзор проблемы водных ресурсов 4
  44. ^ McDill, Стюарт (27 ноября 2019). «Startup помогает шотландским фермерам выращивать изысканные растения с использованием морской воды» . Рейтер . Thomson Reuters . Дата обращения 2 декабря 2019 . Компания Seawater Solutions помогает фермерам на западном побережье Шотландии адаптироваться к реальности меньшего количества дождей, выбирая солеустойчивые растения и создавая солончаки - земли, затопленные приливными водами, - чтобы они могли расти.
  45. О'Тул, Эмер (29 июля 2019 г.). «Seawater Solutions борется с влиянием сельского хозяйства на изменение климата» . Национальный . Newsquest Media Group Ltd . Дата обращения 2 декабря 2019 . Система земледелия, которая создает экосистемы водно-болотных угодий, на которых можно выращивать пищу, при этом уровень улавливания углерода в 40 раз выше, чем на той же площади тропических лесов, а прибыль более чем в восемь раз выше, чем на среднем картофельном поле.
  46. ^ "Эффективность водопользования - agriwaterpedia.info" .
  47. ^ Шартр, С. и Варма, С. Вне воды. От изобилия к нехватке и как решить мировые водные проблемы FT Press (США), 2010 г.
  48. ^ «Повторное участие в управлении водными ресурсами в сельском хозяйстве: проблемы и варианты» . Всемирный банк. С. 4–5 . Проверено 30 октября 2011 .
  49. ^ Molden, Д. (ред). Вода для еды, Вода для жизни: Комплексная оценка управления водными ресурсами в сельском хозяйстве . Earthscan / ИВМИ, 2007.
  50. ^ ILRI, 1989, Эффективность и социальные / экологические последствия ирригационных проектов: обзор. В: Годовой отчет 1988, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды, стр. 18–34. В сети: [1]
  51. ^ Розегрант, Марк В., и Ханс П. Бинсвангер. «Рынки продаваемых прав на воду: потенциал повышения эффективности распределения водных ресурсов в развивающихся странах». Мировое развитие (1994) 22 № 11 стр: 1613–1625.
  52. ^ «В новом отчете говорится, что мы осушаем наши водоносные горизонты быстрее, чем когда-либо» . Высокие новости страны . 2013-06-22 . Проверено 11 февраля 2014 .
  53. ^ "Управление процессами пополнения и разгрузки водоносного горизонта и равновесие хранения водоносного горизонта" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 21 сентября 2018 года . Проверено 11 февраля 2014 .
  54. ^ Журнал EOS, сентябрь 2009 г.
  55. ^ Всемирный водный совет
  56. ^ Hukkinen, Janne, Эмери Роу, и Джин I. Rochlin. «Соль на земле: повествовательный анализ споров по поводу засоления и токсичности, связанных с орошением, в долине Сан-Хоакин в Калифорнии». Науки о политике 23.4 (1990): 307–329. онлайн Архивировано 2 января 2015 года на Wayback Machine.
  57. ^ Руководство по дренажу: Руководство по интеграции взаимосвязей растений, почвы и воды для дренажа орошаемых земель . Отдел внутренних дел, Бюро мелиорации. 1993. ISBN 978-0-16-061623-5.
  58. ^ «Бесплатные статьи и программное обеспечение по дренажу заболоченных земель и контролю засоления почв на орошаемых землях» . Проверено 28 июля 2010 .
  59. ^ УФ-обработка http://www.uvo3.co.uk/?go=Irrigation_Water
  60. ^ ультразвуковой контроль водорослей http://www.lgsonic.com/irrigation-water-treatment/
  61. ^ Вено, Жан-Филипп (2017-07-06). Вено, Жан-Филипп; Купер, Марсель; Звартевен, Маргрит (ред.). Капельное орошение в сельском хозяйстве . DOI : 10.4324 / 9781315537146 . ISBN 9781315537146.
  62. ^ «Основанная на масштабе структура, чтобы понять обещания, подводные камни и парадоксы эффективности орошения для решения основных водных проблем» . Глобальное изменение окружающей среды . 65 : 102182. 2020-11-01. DOI : 10.1016 / j.gloenvcha.2020.102182 . ISSN 0959-3780 . 
  63. ^ Бенцен, Джанет Синдинг; Каарсен, Николай; Вингендер, Асгер Молл (01.06.2016). «Ирригация и самодержавие» . Журнал Европейской экономической ассоциации : н / д. DOI : 10.1111 / jeea.12173 . ISSN 1542-4774 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Эльвин, Марк. Убежище слонов: экологическая история Китая (Yale University Press, 2004)
  • Хэллоуз, Питер Дж. И Дональд Г. Томпсон. История орошения в Австралии ANCID, 1995.
  • Хауэлл, Терри. «Капли жизни в истории орошения». Журнал ирригации 3 (2000): 26–33. история оросительных систем онлайн
  • Хасан, Джон. История воды в современной Англии и Уэльсе (Manchester University Press, 1998)
  • Вайдьянатан, А. Управление водными ресурсами: институты и развитие ирригации в Индии (Oxford University Press, 1999)

Журналы [ править ]

  • Irrigation Science , ISSN 1432-1319 (электронный) 0342-7188 (бумажный), Springer 
  • Журнал инженерии ирригации и дренажа , ISSN 0733-9437 , публикации ASCE 
  • Ирригация и дренаж , ISSN 1531-0361 , John Wiley & Sons, Ltd. 
  • Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве , ISSN 0378-3774 , Elsevier. 

Внешние ссылки [ править ]

  • «Техника полива» . USGS . Архивировано из оригинала на 2 декабря 2005 года . Проверено 8 декабря 2005 года .
  • Королевский инженерный музей : Ирригация в Индии XIX века
  • Международная комиссия по ирригации и дренажу (МКИД)
  • Орошение в Информационном центре качества воды Министерства сельского хозяйства США
  • АКВАСТАТ : глобальная информационная система ФАО по воде и сельскому хозяйству
  • «Орошение»  . Encyclopdia Britannica . 14 (11-е изд.). 1911. С. 841–853.