Meneka berapa banyak air yang perlu digunakan adalah salah satu kos tersembunyi terbesar pertanian. Terlalu banyak air menghasilkan larian, membasuh nutrien dan membazirkan tenaga. Terlalu sedikit air menekan tanaman dan mengurangkan hasil. Ini mengenai ketepatan.
Pengiraan air pengairan saintifik memberi anda kaedah yang jelas untuk menentukan dengan tepat berapa banyak air yang diperlukan oleh tanaman anda dan bila mereka memerlukannya. Ini membentuk asas pengurusan ladang pintar. Panduan ini membimbing anda melalui proses yang lengkap.
Memahami Prinsip Teras
Untuk mengira air pengairan dengan tepat, anda mesti terlebih dahulu memahami apa yang mendorong permintaan air di ladang. Pengetahuan ini menerangkan "mengapa" di sebalik matematik.
1.1 Menentukan Keperluan Air
○ Keperluan Air Tanaman (CWR) ialah jumlah air yang diperlukan oleh tanaman dari penanaman hingga penuaian dalam keadaan pertumbuhan yang sempurna.
○ Keperluan Air Pengairan (IWR) adalah berbeza. Ia adalah bahagian CWR yang anda mesti bekalkan melalui pengairan. Ini bersamaan dengan CWR tolak air daripada sumber lain seperti hujan dan kelembapan tanah yang disimpan.
1.2 Model Imbangan Air
Gambar bidang anda sebagai akaun bank. Model imbangan air menjejaki setiap titisan seperti lejar. Prinsipnya mudah: apa yang masuk mesti sama dengan apa yang keluar serta sebarang perubahan dalam storan.
☆ Input (Pengairan + Hujan)=Output (Evapotranspirasi + Larian + Peresapan Dalam) + Perubahan dalam Simpanan Air Tanah
Matlamat anda adalah untuk mengurus input "Pengairan". Ini memastikan "Perubahan dalam Penyimpanan Air Tanah" pada tahap optimum untuk tanaman yang sihat.
1.3 Menyahbina Komponen Utama
Beberapa pembolehubah utama memacu persamaan imbangan air ini. Memahami mereka adalah penting untuk pengiraan yang tepat.
○ Potensi Evapotranspirasi (ET₀) ialah titik permulaan anda. Ia menunjukkan kadar maksimum kehilangan air ke atmosfera daripada permukaan rumput yang berair-piawai. Cuaca memacu metrik ini melalui sinaran suria, suhu, angin dan kelembapan.
○ Pekali Tanaman (Kc) melaraskan ET₀ untuk tanaman khusus anda. Pokok jagung muda menggunakan lebih sedikit air daripada pokok jagung yang sudah dewasa. Faktor Kc mencerminkan perubahan ini. Ia berbeza-beza sepanjang peringkat pertumbuhan tanaman: awal, pembangunan, pertengahan-musim dan akhir-musim.
○ Hujan Berkesan (Pe) ialah bahagian jumlah hujan yang sebenarnya membantu tanaman. Ini adalah hujan yang meresap ke dalam tanah dan kekal di zon akar. Hujan lebat yang singkat dan lebat boleh menyebabkan air larian yang ketara. Hujan berkesannya jauh lebih rendah daripada jumlah keseluruhan yang diukur.
Menguasai Formula Teras
Sekarang setelah anda memahami prinsip, anda boleh membinanya menjadi persamaan praktikal. Ini adalah alat utama anda untuk mengira keperluan pengairan.
2.1 Fasa Reka Bentuk: Anggaran Berdasarkan "Senario-Kes Terburuk"
2.1.1 Pengiraan Penggunaan Air Pengairan dalam Fasa Reka Bentuk
Dalam fasa reka bentuk dan perancangan, pengiraan penggunaan air pengairan adalah berdasarkan faktor-faktor seperti kaedah pengairan yang paling tidak menguntungkan di lokasi projek, penggunaan air maksimum semasa tempoh pertumbuhan tanaman, dan keadaan cuaca yang paling tidak baik (dengan mengandaikan tiada hujan untuk tempoh yang panjang, iaitu, kerpasan=0). Pertama, adalah perlu untuk menentukan musim penanaman tanaman dan permintaan pengairan maksimum semasa tempoh pertumbuhannya. Keadaan cuaca yang paling tidak baik ialah permintaan air tanaman semasa musim panas. Apabila berbilang tanaman diputar, tanaman dengan permintaan air tertinggi pada musim panas harus dipilih untuk pengiraan penggunaan air. Akhir sekali, berdasarkan parameter reka bentuk sistem pengairan, seperti kaedah pengairan, kecekapan pengairan, dll., penggunaan air pengairan dikira.
Dalam fasa perancangan dan reka bentuk, tempoh di mana tanaman tumbuh harus dipilih sebagai asas untuk reka bentuk. Pilihan yang betul ialah menggunakan permintaan air tanaman semasa tempoh pertumbuhan dengan penggunaan air tertinggi sebagai permintaan air reka bentuk tanaman.
2.1.2 Jadual Rujukan dan Asas untuk Menentukan Reka Bentuk Intensiti Penggunaan Air (ETc)
"Piawaian Teknikal untuk Kejuruteraan Pengairan Mikro"-Piawaian Reka Bentuk Kejuruteraan Pengairan Mikro GB/T 50485-2020 Mikro" secara langsung memberikan reka bentuk penggunaan air untuk tanaman, seperti ditunjukkan dalam Jadual 1: Keamatan Penggunaan Air Reka Bentuk (mm/d). Permintaan air reka bentuk tanaman hanya digunakan untuk mengira reka bentuk kitaran pengairan.
|
tanaman |
Pengairan Titis |
Mikro-Pengairan Pemercik |
tanaman |
Pengairan Titis |
Mikro-Pengairan Pemercik |
|
Anggur, Pokok, Tembikai |
3-7 |
4-8 |
Sayur-sayuran (Lapangan Terbuka) |
4-7 |
5-8 |
|
Bijirin, Kapas, Tumbuhan Minyak |
4-7 |
\ |
Rumput Musim-Sejuk |
\ |
5-8 |
|
Sayur-sayuran (Kawasan Terlindung) |
2-4 |
\ |
Rumput Musim-Suam |
\ |
3-5 |
Ini kerana, bagi tanaman yang sepadan dengan kaedah pengairan tertentu, tidak perlu mengambil kira tempoh pertumbuhan dan variasi cuaca secara berlebihan. Keperluan ini mungkin mustahil untuk dipenuhi dalam fasa reka bentuk. Penggunaan air pengairan konvensional, yang merujuk kepada jumlah air yang digunakan dalam satu acara pengairan, dipanggil kuota pengairan (kuota pengairan merujuk kepada kedalaman air yang digunakan semasa pengairan tunggal atau jumlah air yang digunakan setiap unit kawasan semasa pengairan tunggal).
2.1.3 Kuota Pengairan Reka Bentuk dan Kuantiti Pengairan Maksimum setiap Acara
Kuantiti Pengairan Maksimum setiap Acara:
di mana:
max′- had atas kandungan lembapan tanah yang sesuai (dalam %), dikira mengikut nisbah isipadu;
min′- had bawah kandungan lembapan tanah yang sesuai (dalam %), dikira mengikut nisbah isipadu;
η- pekali penggunaan air pengairan. Kaedah pengairan yang berbeza mempunyai nilai yang berbeza untuk pekali ini. Secara umumnya, untuk pengairan titisan: η=0.9; untuk pengairan pemercik: η=0.85.
maks′=95% daripada kapasiti medan, min′=70% daripada kapasiti medan.
2.1.4 Kaedah Pengiraan Piawai untuk Merekabentuk Kitaran Pengairan
Dalam fasa reka bentuk, kitaran pengairan boleh dikira mengikut standard teknikal pengairan pemercik GB/T 50085-2007, formula 4.3.4. Kitaran pengairan dan bilangan pengairan hendaklah ditentukan berdasarkan data eksperimen tempatan. Sekiranya data eksperimen kurang, bilangan pengairan boleh ditentukan berdasarkan tahun wakil reka bentuk dan rejim pengairan yang dirumus mengikut prinsip keseimbangan air. Kitaran pengairan boleh dikira sebagai:
di mana:
○ T - reka bentuk kitaran pengairan, nilai yang dikira ialah integer (hari);
○ ETa- keamatan penggunaan air reka bentuk tanaman, dipilih daripada jadual atau diambil sebagai nilai purata tempoh puncak pengairan untuk tahun wakil reka bentuk (mm/d);
○ md- kuota pengairan reka bentuk (mm).
Formula pengiraan penggunaan air pengairan biasa:
I=DLL +W−P
di mana:
○ I - penggunaan air pengairan, dalam mm;
○ ETc - reka bentuk intensiti penggunaan air, dalam mm/d;
○ P - kerpasan, dalam mm;
○ W - defisit lembapan tanah, dalam mm. Formula ini biasanya digunakan untuk mengira penggunaan air pengairan semasa fasa reka bentuk sistem pengairan. Ideanya ialah penggunaan air pengairan perlu memenuhi penggunaan air tanaman.
2.2 Fasa Operasi: Pengiraan Tepat Berdasarkan "Keadaan Harian Sebenar"
Semasa fasa operasi dan pengurusan, pengiraan penggunaan air pengairan adalah berdasarkan permintaan pengairan harian sebenar dan keadaan bekalan air sistem pengairan. Sebelum sistem pengairan bermula (sebelum pengairan), permintaan pengairan perlu ditentukan berdasarkan peringkat pertumbuhan tanaman, keadaan cuaca, dsb. Kemudian, berdasarkan kandungan lembapan tanah semasa dan pemendakan bersih dari pengairan terakhir ke pengairan semasa, jumlah pengairan yang diperlukan untuk menambah air yang hilang oleh pengairan ini dikira dari pengairan yang terakhir ini. Air simpanan tanah juga harus dipertimbangkan, iaitu, kitaran pengairan reka bentuk. Nilai yang dikira ialah:
○ Penggunaan Air Pengairan=Penggunaan Air Tanaman - (Pemendakan Bersih + Air Ada Tanah).
○ Air Tersedia Tanah=Kapasiti Medan - Kandungan Kelembapan Tanah Semasa.
Apabila kitaran pengairan tidak dipertimbangkan, pengiraan menjadi:
○ Penggunaan Air Pengairan=Penggunaan Air Tanaman - Kerpasan Bersih.
2.3 Keperluan Pengairan Bersih (NIR)
Formula Keperluan Pengairan Bersih (NIR) mengira jumlah air yang anda perlukan untuk memenuhi keperluan tanaman. Ia menyumbang kepada hujan dan kerugian sistem.
Formula utama ialah:
○ NIR=(DLL - Pe) / Ea
Di sini, ETc ialah Evapotranspirasi Tanaman, Pe ialah Hujan Berkesan, dan Ea ialah Kecekapan Aplikasi sistem pengairan anda.
Mari pecahkan setiap pembolehubah supaya anda tahu dengan tepat cara mencari atau mengiranya.
⒈ ETc (Evaporasi Tanaman): Ini menunjukkan penggunaan air khusus tanaman anda. Kira dengan: ETc=ET₀ * Kc. Nilai kc untuk pelbagai tanaman dan peringkat pertumbuhan boleh didapati daripada sumber seperti Pertubuhan Makanan dan Pertanian (FAO) atau penyelidikan universiti.
⒉ Pe (Hujan Berkesan): Menganggarkan hujan berkesan boleh menjadi mudah atau kompleks. Kaedah biasa menganggap Pe ialah peratusan jumlah hujan, selalunya 70-80%, bergantung pada jenis tanah dan keamatan ribut. Pengiraan yang lebih tepat, seperti kaedah USDA-SCS, menggunakan kapasiti pegangan air tanah dan data hujan harian untuk ketepatan yang lebih baik.
⒊ Ea (Kecekapan Aplikasi): Faktor penting ini sering diabaikan. Ia menunjukkan peratusan air yang sebenarnya mencapai zon akar tanaman daripada sistem pengairan anda. Tiada sistem yang 100% cekap. Kerugian berlaku daripada angin, sejatan, dan larian. Kami akan meneroka perkara ini secara terperinci kemudian.
2.4 Pemantauan Proses
Semasa proses pengairan, adalah perlu untuk memantau kandungan lembapan tanah dan keadaan pertumbuhan tanaman, melaraskan jumlah pengairan tepat pada masanya untuk memastikan tanaman menerima air yang mencukupi. Selain itu, masa pengairan atau isipadu air hendaklah dikira dan diselaraskan setiap hari berdasarkan keadaan sebenar untuk mencapai hasil pengairan yang optimum.
Kesimpulannya, pemahaman dan pengiraan penggunaan air pengairan dengan tepat adalah penting dalam reka bentuk dan pengurusan operasi sistem pengairan.
Memilih Sistem Anda
Sistem pengairan yang anda gunakan secara mendadak mempengaruhi pengiraan air anda. Ini ditangkap oleh pembolehubah Kecekapan Aplikasi (Ea) dalam formula teras kami.
3.1 Peranan Kecekapan Aplikasi
Kecekapan Aplikasi (Ea) ialah peratusan air yang berjaya disimpan di zon akar tanaman, sedia untuk diambil. Baki air hilang kepada penyejatan, hanyutan angin, larian, atau peresapan dalam di bawah akar.
Sistem dengan Ea rendah sebanyak 50% memerlukan anda menggunakan dua kali ganda air yang sebenarnya diperlukan oleh tanaman anda. Sistem dengan Ea yang tinggi sebanyak 95% hampir menghapuskan sisa ini. Ini secara langsung mengurangkan kos pengepaman dan penggunaan air.
3.2 Membandingkan Kecekapan Sistem
Memahami kecekapan biasa sistem yang berbeza adalah kunci untuk memilih nilai Ea yang betul untuk pengiraan anda. Ia juga membantu apabila membuat pelaburan strategik dalam peralatan baharu.
|
Kaedah Pengairan |
Ea biasa (%) |
Punca Utama Kehilangan |
Terbaik Untuk |
|
Banjir / Alur |
40 - 60% |
Penyejatan permukaan yang tinggi, air larian, resapan dalam tidak sekata. |
Padang aras,-kawasan yang banyak air, tanaman toleran garam-khusus. |
|
Pangsi Tengah / Pemercik |
75 - 85% |
Penyejatan semburan, hanyut angin, pemintasan kanopi. |
Ladang yang besar dan seragam untuk bijirin, makanan ternakan dan sayur-sayuran. |
|
Titisan / Mikro-pengairan |
90 - 95%+ |
minima. Beberapa penyejatan permukaan daripada bintik basah. |
-tanaman baris bernilai tinggi, kebun, ladang anggur,-kawasan kekurangan air. |
3.3 Kes Pengairan Titis
Data jelas menunjukkan bahawa pengairan titisan menawarkan potensi tertinggi untuk kecekapan penggunaan air dalam pengairan. Eanya yang tinggi secara langsung mengurangkan jumlah air yang diperlukan dalam pengiraan Keperluan Pengairan Bersih.
Sistem titisan menghantar air secara perlahan dan terus ke zon akar. Ini meminimumkan kerugian kepada penyejatan dan angin. Kaedah ini juga mengurangkan pertumbuhan rumpai antara baris dan membolehkan "fertigasi" - yang sangat berkesan menggunakan nutrien melalui air pengairan.
Bagi mereka yang ingin memaksimumkan kecekapan aplikasi, melabur dalam peralatan berkualiti adalah kunci. Produk yang boleh dipercayai, seperti pita titisan boleh didapati daripada pengilang khusus, memastikan penghantaran air yang konsisten dan ketahanan. Ini secara langsung menyumbang kepada kecekapan penggunaan air yang lebih tinggi dan hasil tanaman yang lebih baik.
Pelarasan Dinamik Lanjutan
Pengiraan statik dan bermusim memberikan garis dasar yang kukuh. Walau bagaimanapun, untuk mencapai kecekapan penggunaan air pertanian puncak, anda mesti bergerak melebihi purata dan menggunakan-data masa sebenar untuk pengurusan pengairan dinamik.
4.1 Mendengar Tanah Anda
Penderia kelembapan tanah ialah saluran komunikasi terus anda dengan zon akar tanaman. Mereka menjawab soalan kritikal: "Bilakah saya harus mengairi?" dan "Berapa banyak air yang tinggal di dalam tanah?"
Alat ini menyediakan pengukuran langsung dalam-kadar kandungan air tanah. Ini mengalih keluar tekaan daripada penjadualan. Jenis biasa termasuk Tensiometer, yang mengukur ketegangan air tanah, dan probe elektronik (TDR, Kapasitansi), yang mengukur kandungan air isipadu.
Letakkan penderia pada kedalaman yang berbeza dalam zon akar untuk mewujudkan pencetus pengairan. Contohnya, strategi biasa ialah mengairi apabila lembapan tanah menurun kepada 50% daripada air-tanah yang tersedia. Ini menghalang sebarang tekanan pada tanaman.
4.2 Mengintegrasikan Data Cuaca
Daripada menggunakan purata bulanan sejarah untuk ET₀, sistem yang benar-benar pintar menggunakan-data cuaca masa sebenar.
Stesen cuaca moden menyediakan nilai ET₀ harian atau setiap jam. Ini boleh berada di-ladang atau sebahagian daripada rangkaian serantau. Mengintegrasikan data langsung ini ke dalam pengiraan anda membolehkan pelarasan segera pada jadual pengairan anda.
Amalan ini menghalang penyiraman berlebihan sebelum ribut hujan yang diramalkan. Sebaliknya, ia memastikan anda menggunakan air yang mencukupi untuk melalui gelombang haba yang tidak dijangka. Ia memperhalusi-aplikasi air anda agar sepadan dengan keadaan sebenar pada mana-mana hari tertentu.
4.3 Mengakaunkan Kerugian Air
Pengiraan yang benar-benar maju melangkaui keperluan tanaman sahaja. Ia mengambil kira penggunaan dan kerugian air lain yang diperlukan. Tahap perincian ini jarang diliputi dalam panduan asas.
Satu faktor utama ialah Keperluan Lesap (LR). Di kawasan dengan tanah atau air masin, air tambahan mesti digunakan untuk menyiram garam terkumpul di bawah zon akar. Mengabaikan ini boleh menyebabkan pengumpulan garam toksik dan pengurangan hasil yang teruk dari semasa ke semasa.
Anda juga mesti berusaha untuk meminimumkan dan mengambil kira kerugian daripada larian dan peresapan dalam. Teknik seperti "pengairan nadi" boleh mengurangkan larian secara drastik pada tanah yang bercerun atau ketat. Ini menggunakan air dalam semburan pendek untuk membolehkan penyerapan tanah. Memadankan kadar aplikasi sistem anda dengan kadar penyusupan tanah adalah penting. Ini menghalang air daripada bergerak melepasi zon akar sebelum tanaman boleh menggunakannya.
Kesimpulan
Era pengairan mengikut kalendar atau dengan rasa tanah telah berakhir. Laluan ke arah operasi pertanian yang lebih menguntungkan, berdaya tahan dan mampan diturap dengan data. Penjimatan air dalam pertanian melalui pendekatan ini memberi dividen yang konsisten dalam bentuk penjimatan air, penjimatan tenaga, dan hasil tanaman yang lebih tinggi dan lebih dipercayai.