Tröpfchenbewässerung - Drip irrigation

Offener druckkompensierter Tropfer

Tropfbewässerung oder Rieselbewässerung ist eine Art Mikrobewässerungssystem , das das Potenzial hat, Wasser und Nährstoffe zu sparen, indem Wasser langsam zu den Wurzeln der Pflanzen tropfen kann, entweder von oberhalb der Bodenoberfläche oder unter der Oberfläche vergraben. Ziel ist es, das Wasser direkt in die Wurzelzone zu bringen und die Verdunstung zu minimieren. Tropfbewässerungssysteme verteilen das Wasser über ein Netzwerk von Ventilen , Rohren, Schläuchen und Strahlern . Je nachdem, wie gut konzipiert, installiert, gewartet und betrieben wird, kann ein Tropfbewässerungssystem effizienter sein als andere Arten von Bewässerungssystemen, wie beispielsweise Oberflächenbewässerung oder Sprinklerbewässerung.

Geschichte

Antikes China

Primitive Tröpfchenbewässerung wird seit der Antike verwendet. Fan Shengzhi shu , geschrieben in China im ersten Jahrhundert v . Chr. , beschreibt die Verwendung von vergrabenen, unglasierten Tontöpfen, die mit Wasser gefüllt sind, manchmal auch als Ollas bezeichnet , als Bewässerungsmittel.

Moderne Entwicklung

Deutschland: unterirdisches Rohr

Die moderne Tröpfchenbewässerung begann ihre Entwicklung in Deutschland im Jahr 1860, als Forscher begannen, mit der unterirdischen Bewässerung mit Tonrohren zu experimentieren, um kombinierte Bewässerungs- und Entwässerungssysteme zu schaffen.

Perforiertes Rohr

Die Forschung wurde später in den 1920er Jahren um die Anwendung von perforierten Rohrsystemen erweitert.

Australien: Verwendung von Plastik

Die Verwendung von Kunststoff zur Aufnahme und Verteilung von Wasser bei der Tröpfchenbewässerung wurde später in Australien von Hannis Thill entwickelt.

Israel: Plastikemittent

Die Verwendung eines Kunststoffstrahlers bei der Tröpfchenbewässerung wurde in Israel von Simcha Blass und seinem Sohn Yeshayahu entwickelt. Anstatt Wasser durch winzige Löcher freizusetzen, die leicht von winzigen Partikeln blockiert werden, wurde Wasser durch größere und längere Durchgänge freigesetzt, indem Reibung verwendet wurde, um das Wasser in einem Kunststoffstrahler zu verlangsamen. Das erste experimentelle System dieser Art wurde 1959 von Blass gegründet, der später (1964) mit dem Kibbuz Hatzerim zusammenarbeitete , um ein Bewässerungsunternehmen namens Netafim zu gründen . Gemeinsam haben sie den ersten praktischen Tropfbewässerungsstrahler entwickelt und patentiert.

US: Tropfband

In den Vereinigten Staaten, die erste Tropf Band , genannt Dew Schlauch , wurde von Richard Chapin von Chapin Watermatics in den frühen 1960er Jahren entwickelt. Die Entwicklung des Tropfbandes , die dazu führte, dass Tropfband in großem Maßstab angenommen und verwendet wurde, war die Einführung von T-Tape im Jahr 1987 durch Plastro Irrigation , das den ersten Schlitzauslass und eine laminare Strömungsbahn hatte, die sich später zu einer turbulenten Strömungsregulierungsströmungsbahn entwickelte . Chapin Watermatics wurde 2006 von Jain Irrigation übernommen und ist unter seiner US-Tochter Jain Irrigation Inc, USA, untergebracht.

Erstmals in Kalifornien in den späten 1960er Jahren eingeführt, nutzten 1988 nur 5 % des bewässerten Landes dieses System. Bis 2010 nutzten 40 % des bewässerten Landes in Kalifornien dieses System.

Rieselring

Ein Rieselring ist ein kreisförmiges Gerät, das Wasser gleichmäßig um die Basis eines Baumes oder Strauches verteilt. Über einen Gartenschlauch oder eine Schlauchadapterarmatur an eine Wasserversorgung angeschlossen, können Rieselringe in ein Bewässerungsnetz integriert werden, das viele Pflanzen gleichzeitig bewässert . Durch Regulieren des Wasserflusses durch den Rieselring kann der Boden mit einer Geschwindigkeit gesättigt werden, die Wasser spart, indem verschwenderischer Oberflächenabfluss und Verluste durch Verdunstung minimiert werden .

Bedeutung

Moderne Tropfbewässerung ist wohl die am meisten geschätzten Innovationen in der Landwirtschaft der Welt zu werden , da die Erfindung in den 1930er Jahren der Auswirkungen Sprinkler , die die erste praktische Alternative zur Oberflächenbewässerung angeboten.

Aktuelle Entwicklungen

Eine sorgfältige Untersuchung aller relevanten Faktoren wie Landtopographie , Boden, Wasser, Ernte und agroklimatische Bedingungen ist erforderlich, um das am besten geeignete Tröpfchenbewässerungssystem und die am besten geeigneten Komponenten für eine bestimmte Installation zu bestimmen.

Mikrosprühköpfe

Bei der Tropfbewässerung können auch Geräte verwendet werden, die als Mikrosprühköpfe bezeichnet werden und die Wasser auf eine kleine Fläche sprühen, anstatt tropfende Strahler. Diese werden im Allgemeinen bei Baum- und Weinkulturen mit breiteren Wurzelzonen verwendet.

Unterirdische Tropfbewässerung

Die unterirdische Tropfbewässerung (SDI) verwendet dauerhaft oder vorübergehend vergrabene Tropfleitungen oder Tropfbänder, die sich an oder unter den Pflanzenwurzeln befinden. Es wird immer beliebter für die Bewässerung von Reihenkulturen, insbesondere in Gebieten, in denen die Wasserversorgung begrenzt ist oder recyceltes Wasser zur Bewässerung verwendet wird.

Globale Reichweite und Marktführer

China und Indien waren 2012 die am schnellsten expandierenden Länder im Bereich der Tropf- oder anderen Mikrobewässerung, während weltweit weit über zehn Millionen Hektar diese Technologien nutzten. Dies waren jedoch weniger als 4 Prozent der bewässerten Fläche der Welt. In diesem Jahr war Israels Netafim Weltmarktführer (eine Position, die es 2018 behauptete), während Indiens Jain Irrigation das zweitgrößte Mikrobewässerungsunternehmen war. Im Jahr 2017 Rivulis gekauft Eurodrip und wurden die zweitgrößte Hersteller Bewässerungssysteme der Welt.

Komponenten und Bedienung

Anordnung des Tropfbewässerungssystems und seine Teile
Wasserverteilung bei der unterirdischen Tropfbewässerung
Baumschulblumen, die mit Tropfbewässerung in Israel bewässert werden
Gartenbau Tropfstrahler in einem Topf

Zu den Komponenten, die bei der Tröpfchenbewässerung verwendet werden (aufgelistet in der Reihenfolge der Wasserquelle), gehören:

  • Pumpe oder Druckwasserquelle
  • Wasserfilter (e) oder Filtrationssysteme: Sandabscheider , Fertigation-Systeme ( Venturi-Injektor ) und chemische Ausrüstung (optional)
  • Rückspülsteuerung ( Rückflussverhinderer )
  • Druckregelventil ( Druckregler )
  • Verteilungsleitungen (Hauptrohr mit größerem Durchmesser, möglicherweise sekundär kleiner, Rohrfittings)
  • Handbetätigte, elektronische oder hydraulische Steuer- und Sicherheitsventile
  • Polyethylenschlauch mit kleinerem Durchmesser (oft als "Lateral" bezeichnet)
  • Polyfittings und Zubehör (um Verbindungen herzustellen)
  • Strahler an Pflanzen (Strahler oder Tropfer, Mikrosprühkopf, Inline-Dripper oder Inline-Tropfrohr)

In Tropfbewässerungssystemen können Pumpe und Ventile manuell oder automatisch durch eine Steuerung betrieben werden .

Die meisten großen Tropfbewässerungssysteme verwenden eine Art von Filter, um ein Verstopfen des kleinen Emitter-Strömungspfades durch kleine wassergetragene Partikel zu verhindern. Jetzt werden neue Technologien angeboten, die Verstopfungen minimieren. Einige Wohnanlagen werden ohne zusätzliche Filter installiert, da das Trinkwasser bereits in der Wasseraufbereitungsanlage gefiltert wird. Praktisch alle Hersteller von Tropfbewässerungsgeräten empfehlen die Verwendung von Filtern und geben im Allgemeinen keine Garantien ein, es sei denn, dies wird getan. Letzte Leitungsfilter kurz vor der letzten Förderleitung werden zusätzlich zu jedem anderen Filtersystem wegen der Feinstaubablagerung und dem versehentlichen Einbringen von Partikeln in die Zwischenleitungen dringend empfohlen.

Bei der Verwendung von recyceltem kommunalem Abwasser wird fast ausschließlich Tropfbewässerung und unterirdische Tropfbewässerung verwendet. Vorschriften erlauben normalerweise nicht, Wasser durch die Luft zu sprühen, das nicht vollständig nach Trinkwasserstandards aufbereitet wurde.

Aufgrund der Art und Weise, wie das Wasser in einem Tropfsystem ausgebracht wird, sind herkömmliche Oberflächenanwendungen von Dünger mit zeitgesteuerter Freisetzung manchmal unwirksam, so dass Tropfsysteme oft Flüssigdünger mit dem Gießwasser mischen. Dies wird Fertigation genannt ; Fertigation und Chemigation (Anwendung von Pestiziden und anderen Chemikalien zur periodischen Reinigung des Systems, wie Chlor oder Schwefelsäure ) Verwenden Sie chemische Injektoren wie Membranpumpen , Kolbenpumpen oder Aspiratoren . Die Chemikalien können ständig, wenn das System bewässert wird, oder in Intervallen hinzugefügt werden. Aus jüngsten Feldversuchen an Universitäten mit Tropffertigation und langsamer Wasserabgabe im Vergleich zu zeitgesteuerter Freisetzung und Bewässerung durch Mikrosprühköpfe wurden Düngemitteleinsparungen von bis zu 95 % berichtet.

Richtig konzipiert, installiert und verwaltet, kann die Tropfbewässerung dazu beitragen, Wasser zu sparen, indem sie die Verdunstung und Tiefenentwässerung im Vergleich zu anderen Bewässerungsarten wie Flut- oder Überkopfsprinklern reduziert , da das Wasser präziser auf die Pflanzenwurzeln aufgebracht werden kann. Darüber hinaus kann Tropf viele Krankheiten beseitigen, die durch Wasserkontakt mit dem Laub verbreitet werden. Schließlich kann es in Regionen mit stark eingeschränkter Wasserversorgung keine tatsächliche Wassereinsparung geben, sondern lediglich eine Produktionssteigerung bei gleichem Wasserverbrauch wie zuvor. In sehr trockenen Regionen oder auf sandigen Böden ist es die bevorzugte Methode, das Gießwasser so langsam wie möglich auszubringen.

Gepulste Bewässerung wird manchmal verwendet, um die Wassermenge zu verringern, die der Pflanze zu einem beliebigen Zeitpunkt zugeführt wird, wodurch der Abfluss oder die tiefe Versickerung reduziert werden. Gepulste Systeme sind typischerweise teuer und erfordern umfangreiche Wartung. Daher konzentrieren sich die jüngsten Bemühungen der Emitterhersteller auf die Entwicklung neuer Technologien, die Bewässerungswasser mit extrem niedrigen Durchflussraten liefern, dh weniger als 1,0 Liter (2,1 US-Pint; 1,8 britische Pints) pro Stunde. Eine langsame und gleichmäßige Abgabe verbessert die Wassernutzungseffizienz weiter, ohne die Kosten und Komplexität einer gepulsten Abgabeausrüstung zu verursachen.

Ein emittierendes Rohr ist eine Art Tropfbewässerungsschlauch mit werkseitig vorinstallierten Strahlern mit spezifischem Abstand und Durchfluss pro Stunde je nach Ernteabstand.

Ein Emitter schränkt den Wasserdurchfluss durch ihn ein, wodurch ein Druckverlust erzeugt wird, der (bis zum Ausmaß des Atmosphärendrucks) erforderlich ist, um Wasser in Form von Tröpfchen auszustoßen. Dieser Druckverlust wird durch Reibung/Turbulenz innerhalb des Emitters erreicht.

Vorteile und Nachteile

Tropfbewässerung und Ersatz-Tropfbewässerungsrohre in Bananenfarm in Chinawal , Indien
Topfbewässerung mit Online-Tropfern
Druckkompensierter integrierter Tropfer auf erdlosem Medium ohne Wachstumskanäle

Die Vorteile der Tropfbewässerung sind:

  • Dünge- und Nährstoffverlust werden durch eine lokalisierte Anwendung und reduzierte Auswaschung minimiert.
  • Die Effizienz der Wasseranwendung ist hoch, wenn sie richtig verwaltet wird.
  • Eine Feldnivellierung ist nicht erforderlich.
  • Felder mit unregelmäßigen Formen werden leicht aufgenommen.
  • Recyceltes Nicht-Trinkwasser kann sicher verwendet werden.
  • Die Feuchtigkeit innerhalb der Wurzelzone kann bei Feldkapazität aufrechterhalten werden.
  • Bei der Häufigkeit der Bewässerung spielt die Bodenart eine untergeordnete Rolle.
  • Die Bodenerosion wird verringert.
  • Das Unkrautwachstum wird verringert.
  • Die Wasserverteilung ist sehr gleichmäßig und wird durch die Leistung jeder Düse gesteuert.
  • Die Arbeitskosten sind geringer als bei anderen Bewässerungsmethoden.
  • Die Variation der Zufuhr kann durch Regulierung der Ventile und Tropfer reguliert werden.
  • Fertigation kann leicht mit minimaler Düngemittelverschwendung aufgenommen werden.
  • Das Laub bleibt trocken, wodurch das Krankheitsrisiko verringert wird.
  • Wird normalerweise mit einem niedrigeren Druck betrieben als andere Arten der Druckbewässerung, wodurch die Energiekosten gesenkt werden.

Die Nachteile der Tropfbewässerung sind:

  • Die Anschaffungskosten können höher sein als die Overhead-Systeme.
  • Die Sonne kann die für die Tröpfchenbewässerung verwendeten Rohre beeinträchtigen und deren Lebensdauer verkürzen. (Siehe Polymerabbau );
  • Die Risiken des Abbaus von Plastik beeinträchtigen den Bodengehalt und die Nahrungspflanzen. Bei vielen Kunststoffarten werden die östrogenen Chemikalien (d. h. Chemikalien, die weibliche Hormone replizieren), die dazu führen, dass der Kunststoff seine Flexibilität behält, an die Umgebung abgegeben, wenn die Sonne den Kunststoff zersetzt, wodurch er spröde wird.
  • Wenn das Wasser nicht richtig gefiltert und die Ausrüstung nicht ordnungsgemäß gewartet wird, kann dies zu Verstopfungen oder Bioverstopfungen führen .
  • Bei Tropfwasser unter der Oberfläche kann der Irrigator das aufgetragene Wasser nicht sehen. Dies kann dazu führen, dass der Landwirt entweder zu viel Wasser (geringe Effizienz) oder zu wenig Wasser ausgibt, dies ist besonders häufig bei Personen mit weniger Erfahrung mit Tropfbewässerung der Fall.
  • Die Tröpfchenbewässerung kann unbefriedigend sein, wenn Herbizide oder Düngemittel eine Sprinklerbewässerung zur Aktivierung benötigen.
  • Tropfband verursacht zusätzliche Reinigungskosten nach der Ernte. Benutzer müssen das Aufwickeln, die Entsorgung, das Recycling oder die Wiederverwendung von Tropfband planen.
  • Verschwendung von Wasser, Zeit und Ernte, wenn nicht richtig installiert. Diese Systeme erfordern eine sorgfältige Untersuchung aller relevanten Faktoren wie Landtopographie, Boden, Wasser, Ernte und agroklimatische Bedingungen sowie die Eignung des Tropfbewässerungssystems und seiner Komponenten.
  • Bei leichteren Böden kann es sein, dass der unterirdische Tropf die Bodenoberfläche für die Keimung nicht benetzen kann. Erfordert sorgfältige Berücksichtigung der Einbautiefe.
  • Die meisten Tropfsysteme sind auf hohe Effizienz ausgelegt, d. h. eine geringe oder keine Auslaugungsfraktion. Ohne ausreichende Auslaugung können sich mit dem Gießwasser aufgebrachte Salze im Wurzelbereich, meist am Rand des Benetzungsmusters, ansammeln. Andererseits vermeidet die Tröpfchenbewässerung das hohe Kapillarpotenzial der traditionellen Oberflächenbewässerung, die Salzablagerungen aus den darunter liegenden Ablagerungen anziehen kann.
  • Die PVC-Rohre leiden oft unter Schäden durch Nagetiere, was den Austausch des gesamten Rohres erfordert und die Kosten erhöht.
  • Tropfbewässerungssysteme können nicht zur Schadensbekämpfung durch Nachtfröste verwendet werden (wie bei Sprinklerbewässerungssystemen)

Tropfband

T-Band zur Tropfbewässerung

Tropfband ist eine Art dünnwandiger Dripperline, die bei der Tropfbewässerung verwendet wird. Das erste Tropfband war als "Dew Hose" bekannt.

Drip Band Klebeband wird von konfektionierten Polyethylen und wird flach auf Rollen verkauft. Die Wanddicke reicht typischerweise von 0,1 bis 0,6 mm (4 bis 25 mil ). Dickwandige Bänder werden üblicherweise für die permanente unterirdische Tropfbewässerung und dünnwandige Bänder für temporäre Wegwerfsysteme in hochwertigen Pflanzen verwendet.

Wasser tritt durch Emitter oder Tropfer aus dem Band aus. Der typische Emitterabstand reicht von 150 bis 610 mm (6 bis 24 Zoll). Bei einigen Produkten werden die Strahler gleichzeitig mit dem Band hergestellt und sind tatsächlich Teil des Produkts selbst. In anderen werden die Strahler separat hergestellt und zum Zeitpunkt der Produktion installiert.

Manche Produkte sind kein Klebeband, sondern eine dünnwandige Dripperline, aber im Volksmund werden beide Arten von Produkten als Klebebänder bezeichnet. Typisches Banddurchmesser 5 / 8  in (16 mm), 7 / 8  in (22 mm) und 1+38  Zoll (35 mm), wobei die größeren Durchmesser häufiger bei dauerhaften Installationen mit längeren Auflagen verwendet werden.

Tropfband ist ein recycelbares Material und kann zu brauchbaren Kunststoffharzen zur Wiederverwendung in der kunststoffverarbeitenden Industrie recycelt werden.

Verwendet

Bewässerungstropfer

Die Tröpfchenbewässerung wird in landwirtschaftlichen Betrieben, gewerblichen Gewächshäusern und Wohngärten verwendet. Tröpfchenbewässerung wird in Gebieten mit akuter Wasserknappheit und insbesondere für Pflanzen und Bäume wie Kokosnüsse , Container-Landschaftsbäume, Trauben, Bananen, Beeren , Auberginen , Zitrusfrüchte , Erdbeeren , Zuckerrohr , Baumwolle, Mais und Tomaten weitgehend eingesetzt.

Tropfbewässerungssets für Hausgärten werden bei Hausbesitzern immer beliebter und bestehen aus einer Zeitschaltuhr , einem Schlauch und einem Emitter. Für die Bewässerung von Blumentöpfen werden Schläuche mit einem Durchmesser von 4 mm (0,16 Zoll) verwendet.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • Irrigation , 5. Auflage, Muhammad Irfan Khan Yousafzai, Claude H. Pair, Herausgeber, herausgegeben von der Irrigation Association, 1983
  • Trickle Irrigation for Crop Production , FS Nakayama und DA Bucks, Herausgeber, herausgegeben von Elsevier, 1986, ISBN  0-444-42615-9
  • S. Blass, Water in Strife and Action (Hebräisch), herausgegeben von Massada Limited, Israel, 1973
  • Wartungshandbuch, herausgegeben von Jain Irrigation Systems, 1989
  • Drip and Micro Irrigation Design and Management for Trees, Vines, and Field Crops , 5. Auflage, von Charles M. Burt und Stuart W. Styles, herausgegeben vom Irrigation Training and Research Center (ITRC), Cal Poly, San Luis Obispo, CA 93407–0721. www.itrc.org., 2016

Externe Links