Středové otočné zavlažování - Center pivot irrigation

Satelitní snímek kruhových polí charakteristických pro středové otočné zavlažování, Kansas.
Zemědělská půda s kruhovým otočným zavlažováním


Centrálně zavlažovaná závlaha (někdy také nazývaná centrální závěsná závlaha ), také nazývaná vodní a kruhová závlaha , je způsob zavlažování plodin, při kterém se zařízení otáčí kolem čepu a plodiny se zavlažují postřikovači . Kruhová plocha na střed čepu je zavlažována, čímž se vytváří kruhový vzor v plodinách při pohledu shora (někdy označované jako kruhy v obilí , nelze zaměňovat s těmi tvořen kruhovým zploštění část úrody v poli). Většina středových čepů byla původně poháněna vodou, dnes je však většina poháněna elektromotory .

Středově otočné zavlažovací systémy jsou výhodné díky své schopnosti efektivně využívat vodu a optimalizovat výnos farmy. Tyto systémy jsou vysoce účinné na velkých pozemních polích.

Dějiny

Středové zavlažování vynalezl v roce 1940 farmář Frank Zybach, který žil ve Strasburgu v Coloradu . Je uznávána jako účinná metoda ke zlepšení distribuce vody do polí.

V roce 1952 se Zybach pustil do podnikání s AE Trowbridge, přítelem z Columbusu v Nebrasce. Trowbridge vložil 25 000 dolarů a získal 49% patentových práv. Zybach se přestěhoval z Colorada do Columbusu, otevřel obchod, najal několik mužů, přesunul výšku potrubí až na šest stop a začal podnikat. Za první dva roky provozu prodali pouze 19 systémů. Počáteční návrhy byly vybíravé a málokterý farmář rozuměl systémům. Zybach stále zlepšoval své návrhy a soustředil se na zlepšování svých strojů, než aby se pokoušel prodávat systémy s problémy.

Zybach zaznamenal úspěch s upravenými návrhy, které zlepšily provozní účinnost systémů. V roce 1954 licencoval svůj patent Robertu Daughertymu a jeho společnosti Valley Manufacturing. Inženýři společnosti Daugherty strávili příští desetiletí vylepšováním inovací společnosti Zybach, díky čemuž byla robustnější, vyšší a spolehlivější, a převedli ji z hydraulického energetického systému na elektrický pohon. Daughertyho společnost se rozrostla na Valmont Industries , přičemž její dceřiná společnost Valley Irrigation pokračovala ve své vizi zavlažování ve Spojených státech a nakonec se rozšířila po celém světě.

Přehled

Probíhá otočné zavlažování na bavlněné farmě.

Centrální středové zavlažování je formou režijní postřikovacím zavlažování se skládá z několika segmentů roury (obvykle pozinkované oceli nebo hliníku ) s postřikovačů umístěných podél jejich délky, spojených dohromady a podporovaných vazníků a namontovaných na kolových věžích. Stroj se pohybuje v kruhovém vzoru a je napájen vodou z bodu otáčení ve středu kruhu.

Aby mohl být použit středový čep, musí být terén přiměřeně rovný; ale jednou z hlavních výhod otáčení středů oproti alternativním systémům využívajícím gravitační tok je schopnost fungovat ve zvlněné zemi. Tato výhoda vedla v některých oblastech ke zvýšené zavlažované výměře a spotřebě vody. Systém se používá například v částech USA , Austrálie , Nového Zélandu a Brazílie a také v pouštních oblastech, jako je Sahara a Střední východ.

Středové čepy jsou obvykle menší než 500 stop (poloměr kruhu), přičemž nejběžnější velikostí je standardní 400 m stroj. Typický kruh v obilí o poloměru 1/4 míle pokrývá asi 125 akrů půdy

Středové otočné zavlažovací trysky
Postřikovač s otočným aplikátorem ve stylu rotátoru
Koncový postřikovač ve stylu pištole

Původně byla většina středových čepů poháněna vodou. Ty byly nahrazeny hydraulickými systémy a systémy poháněnými elektromotorem. Většina systémů je dnes poháněna elektromotorem namontovaným u každé věže.

Vnější sada kol udává tempo otáčení. Vnitřní sady kol jsou uloženy v nábojích mezi dvěma segmenty a pomocí snímačů úhlu zjišťují, kdy ohyb v kloubu překročí určitou prahovou hodnotu. Když je úhel příliš velký, kola se otáčejí, aby byly segmenty zarovnané. Typická období pro úplné střídání zahrnují tři dny; zatímco jiné zdroje mají vnější okraj struktury pohybující se 2–3 m za minutu, což by odpovídalo 14–21 hodinám pro rotaci systému o poloměru 400 m.

Aby se dosáhlo rovnoměrného použití, vyžadují středové čepy rovnoměrný průtok emitoru v celém poloměru stroje. Protože nejvzdálenější rozpětí (nebo věže) cestují v daném časovém období dále než nejvnitřnější rozpětí, jsou velikosti trysek ve vnitřních rozpětích nejmenší a rostou se vzdáleností od bodu otáčení. Letecké pohledy ukazují pole kruhů vytvořená vodnatými trasami „čtvrt nebo půl míle středově otočného zavlažovacího potrubí“, vytvořeného středovými otočnými zavlažovači, které používají „stovky a někdy tisíce galonů za minutu“.

Středové otočné zavlažování na farmách Irkhaya v Al Rayyan , Katar .

Většina středových otočných systémů má nyní kapky zavěšené na trubce ve tvaru písmene U zvané husí krk připevněné v horní části potrubí s postřikovacími hlavami, které jsou umístěny několik stop (nejvýše) nad plodinou, čímž se omezují ztráty způsobené vypařováním a unášení větrem. K dispozici je mnoho různých konfigurací trysek, včetně statické desky, pohyblivé desky a části kruhu. Regulátory tlaku jsou obvykle instalovány před každou tryskou, aby bylo zajištěno, že každý pracuje se správným konstrukčním tlakem.

Kapky lze také použít s hadicemi nebo bublinkami, které ukládají vodu přímo na zem mezi plodiny. Tento typ systému je známý jako LEPA (Low Energy Precision Application) a je často spojován s výstavbou malých přehrad podél délky brázdy (nazývané brázdové hráze/barvení). Plodiny mohou být vysazeny v přímých řadách nebo někdy vysazeny do kruhů, aby se přizpůsobily dráze zavlažovacího systému.

Zavlažovací stroje s lineárním/bočním pohybem

Malý středový otočný systém od začátku do konce.

Zavlažovací zařízení lze také nakonfigurovat tak, aby se pohybovalo v přímém směru, kde se nazývá boční pohyb , lineární pohyb , pohyb kola nebo zavlažovací systém s bočním naklápěním . V těchto systémech je voda dodávána zavlažovacím kanálem po celé délce pole. Kanál je umístěn buď na jedné straně, nebo v linii středem. Zařízení motoru a čerpadla je namontováno na vozíku u napájecího kanálu. Vozík cestuje se strojem.

Zemědělci mohou zvolit zavlažování s příčným pohybem, aby zachovali stávající obdélníková pole. To jim může pomoci konvertovat ze zavlažování brázdy. Zavlažování s příčným pohybem je mnohem méně běžné, spoléhá na složitější naváděcí systémy a vyžaduje další řízení ve srovnání se středovým otočným zavlažováním. Zavlažování s příčným pohybem je v Austrálii běžné. Tam jsou systémy obvykle mezi 500 a 1 000 metry dlouhé.

Výhody

Středové otočné zavlažování využívá méně práce než mnoho jiných metod povrchového zavlažování , jako je například zavlažování brázdy . Má také nižší mzdové náklady než techniky pozemního zavlažování, které vyžadují hloubení kanálů. Také zavlažování ve středu může snížit množství zpracování půdy . Proto pomáhá omezit odtok vody a erozi půdy, ke které může dojít při zavlažování půdy. Méně zpracování půdy také podporuje rozklad více organických materiálů a zbytků plodin zpět do půdy. Snižuje také zhutnění půdy.

Ve Spojených státech byli raní osadníci semiaridních High Plains sužováni neúrodou kvůli cyklům sucha , které vyvrcholily katastrofální Dust Bowl ve 30. letech 20. století. Teprve po druhé světové válce, kdy bylo k dispozici zavlažování ve středu, se pevninská vrstva systému zvodně High Plains přeměnila na jednu z nejvíce zemědělsky produktivních oblastí na světě.

Plodiny jsou vysazeny v kruzích pro efektivní zavlažování.
Plodiny jsou vysazeny v kruzích pro efektivní zavlažování .

Negativní účinky

Fosilní voda je neobnovitelný zdroj. Hladiny podzemních vod klesají, když rychlost těžby zavlažováním překročí rychlost dobíjení. Do roku 2013 se ukázalo, že jak se účinnost spotřeby vody u zavlažování v centru v průběhu let zlepšovala, zemědělci vysazovali intenzivněji, zavlažovali více půdy a pěstovali žíznivější plodiny.

V některých částech Spojených států vyprázdnilo šedesát let výnosného podnikání intenzivního zemědělství využívajícího obrovské středové otočné zavlažovače části zvodně Ogallala (také známé jako High Plains Aquifer). Jeden z největších světových zvodních , se rozkládá na ploše cca 174.000 mi? (450,000 km?) V dávkách po osmi států z Jižní Dakoty , Nebraska , Wyoming , Colorado , Kansas , Oklahoma , Novém Mexiku a Texasu , pod Great Plains v Spojené státy .

V roce 1950 pokrývala zavlažovaná orná půda 250 000 akrů. S využitím zavlažování ve středu se téměř v Kansasu zavlažovaly téměř tři miliony akrů půdy. Na některých místech během maximální těžby hladina podzemní vody klesla o více než 1,5 metru za rok. V extrémních případech musely být studny značně prohloubeny, aby dosáhly plynule klesající hladiny podzemní vody. Na některých místech v Texas Panhandle byla hladina podzemní vody vypuštěna (odvodněna). „Rozsáhlé oblasti texaské zemědělské půdy ležící nad zvodněmi již nepodporují zavlažování. V západo-centrálním Kansasu již vyschla až pětina zavlažované zemědělské půdy podél 100 kilometrů (160 km) řádku vodonosné vrstvy.“ Výměna spodní vody v zaschlé zvodně by vyžadovala stovky až tisíce let srážek.

Role v kultuře

V 21. století vedlo uznání významu High Plains Aquifer ke zvýšenému pokrytí regionálních a mezinárodních novinářů. Článek z New York Times z května 2013 „Suché, úrodné pláně se mění v prach“ líčí neutuchající úpadek částí systému High Plains Aquifer System.

Spisovatelka Emily Woodsonová charakterizovala zvýšené využívání středového zavlažovacího systému jako součást hlubokého posunu k modernismu (drahé traktory, zavlažování ve středním bodě, nebezpečné nové pesticidy) a odklonila se od tradičního zemědělství, které probíhalo v polovině 70. a 80. let 20. století ve Spojených státech. Nová generace si vybrala vysoce rizikové plodiny s vysokou odměnou, jako je zavlažovaná kukuřice nebo arašídy, které vyžadují velké množství spodní vody, hnojiv a chemikálií. Nové rodinné farmářské korporace přeměnily mnoho pastvin na novou ornou půdu a více než ochrana vody se zajímaly o rostoucí ceny půdy .

Viz také

Reference

Další zdroje

externí odkazy