Středové otočné zavlažování - Center pivot irrigation
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
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
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“.
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
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.
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
- Snyder, Cindy (18. ledna 2011). „Středové otočné zavlažovací systémy stojí velké peníze“ . Times-News (Twin Falls, Idaho) . Vyvolány June 6, 2012 .
- Becker, Hank (2. října 2000). "Může být teplota plodiny vedena středově otočným zavlažováním?" . USDA Agriculture Research Service . Vyvolány June 6, 2012 .
- Garner, Fay (únor 2008). „Farmářské bitvy Tuskegee Turf sucho s účinnějším zavlažováním“ . USDA Služba ochrany přírodních zdrojů . Vyvolány June 6, 2012 .
- Boyd, Vicky (16. února 2012). „Valley Irrigation odhaluje snímač pneumatik pro systémy s otočným středem“ . Pěstitelský časopis. Archivováno od originálu 8. března 2013 . Vyvolány June 6, 2012 .
externí odkazy
- „Ogallala Aquifer“ Manjula V. Guru, specialista na zemědělskou politiku a James E. Horne, prezident a generální ředitel, The Kerr Center for Sustainable Agriculture, Poteau, Oklahoma
- USGS Regionální studie podzemních vod High Plains
- Právní boj v Texasu o zvodně Ogallala
- Informace o geologickém průzkumu v Kansasu na High Plains / Ogallala Aquifer
- Rychlé dobíjení částí vysokohorských vodonosných vrstev indikováno průzkumnou studií v Oklahomě