Tưới phun mưa: Tại sao những người nông dân thành công lại sử dụng nó?
Tưới phun mưa ban đầu được phát minh để chăm sóc cỏ tại nhà và sử dụng nước trong vườn. Thậm chí ngày nay, âm thanh ‘chk-chk-chk’ nhịp nhàng của vòi phun nước tác động vẫn là biểu tượng của những ngày hè nóng bức. Những bãi cỏ xanh tươi và trẻ em vui đùa giải nhiệt trong vòi phun cỏ. Tưới phun mưa: Tại sao những người nông dân thành công lại sử dụng nó?
Công nghệ tưới phun ban đầu chỉ dành cho mục đích sử dụng cá nhân. Nó là công nghệ hữu ích đến mức nhanh chóng được áp dụng vào nông nghiệp như một trong những loại hệ thống tưới tiêu phổ biến nhất. Nông dân nhanh chóng nhận ra những lợi thế của việc cung cấp nước áp suất cao, đáng tin cậy cho hệ thống tưới nước của họ.
Vậy, người nông dân ngày nay cần biết những gì khi nói đến hệ thống tưới phun mưa?
Tưới phun mưa là gì?
Tưới phun mưa là bất kỳ hình thức tưới nào sử dụng hệ thống điều áp để cung cấp nước theo phương pháp mô phỏng lượng mưa trên bề mặt đất.
Nước được đưa đến các cánh đồng của nông dân thông qua mạng lưới đường ống hoặc vòi. Nước thường được điều áp bằng hệ thống bơm. Hệ thống phun nước tưới tiêu có thể là tạm thời, di động hoặc vĩnh viễn.
Tại Hoa Kỳ, gần 4,4 triệu mẫu Anh được tưới thông qua một số phương pháp phun, còn gọi là tưới phun mưa. Không bao gồm tưới trục trung tâm hoặc tưới vi mô, theo báo cáo năm 2018 của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) “Tưới phun mưa trên đồng ruộng và mở ra.”
Tưới phun mưa được sử dụng rộng rãi vì nó linh hoạt, thích ứng với hầu hết các loại cây trồng và giá cả phải chăng.
Nhưng nó không phải là một hệ thống thủy lợi hoàn hảo. Tuy nhiện, tưới phun là một trong những phương pháp tưới kém hiệu quả, lãng phí khoảng 30 đến 50% lượng nước được sử dụng thông qua dòng chảy và bay hơi. Tưới ngập là phương pháp tưới cây trồng kém hiệu quả hơn. Trong khi các hệ thống như tưới nhỏ giọt và tưới phụ sử dụng ít nước hơn nhiều để đạt được tỷ lệ ứng dụng hiệu quả.
Đây là một cân nhắc cần thiết vì trên toàn thế giới, nông dân đang phải vật lộn với tình trạng hạn hán ngày càng tăng, nhiệt độ cao hơn. Dân số ngày càng tăng hút cạn nguồn nước hữu hạn của hành tinh và dẫn đến việc tiếp cận nước cho mục đích nông nghiệp bị hạn chế. Theo một nghiên cứu được công bố gần đây, tình trạng khan hiếm nước được dự đoán sẽ trở thành một vấn đề nghiêm trọng hơn ở hơn 80% diện tích đất trồng trọt trên thế giới vào năm 2050.
Khi nông dân lập kế hoạch cho tương lai, việc xem xét cẩn thận loại hệ thống tưới tiêu mà họ sử dụng và khám phá các cách để tối đa hóa hiệu quả của hệ thống mà họ cài đặt đang trở thành một thành phần ngày càng quan trọng trong việc quản lý trang trại thành công.
Sự khác biệt giữa tưới phun sương và tưới phun mưa
Nhiều nông dân thắc mắc sự khác biệt giữa hệ thống tưới phun sương và tưới phun sương là gì. Câu trả lời là không có gì. Nó chỉ là thuật ngữ khác nhau cho cùng một hệ thống thủy lợi.
Chúng tôi sẽ sử dụng thuật ngữ tưới phun sương và tưới phun mưa thay thế cho nhau trong báo cáo này.
Lịch sử của vòi phun nước
Hệ thống tưới phun nông nghiệp bắt đầu với mong muốn của người Mỹ là có một bãi cỏ xanh tươi tốt.
Joseph Lessler ở Buffalo, New York, đã phát minh ra vòi phun nước đầu tiên vào năm 1871. Lessler mô tả phát minh của mình là “vòi phun nước và vòi phun nước di động”. Nó được quảng cáo là một cách để tiết kiệm thời gian chăm sóc cỏ bằng cách loại bỏ nhu cầu tưới thủ công.
Cách mới này để cung cấp nước theo cách tái tạo mưa có ý nghĩa rõ ràng đối với nông dân. Đến năm 1932, đầu phun nước tác động, phân phối nhiều nước hơn trên diện tích rộng hơn, được phát minh bởi một nông dân trồng cây ăn quả ở California. Theo thời gian, các công nghệ khác trong hệ thống tưới phun như: vòi phun dao động, vòi bật lên trên bộ hẹn giờ và các tiến bộ dành riêng cho nông nghiệp như: hệ thống trục trung tâm và vòi phun vi mô áp suất thấp sẽ mang đến cho nông dân nhiều lựa chọn trong hệ thống tưới phun.
Các loại hệ thống tưới phun mưa
Một số loại hệ thống tưới phun khác nhau thường được sử dụng cho các phương pháp tưới nông nghiệp.
Hệ thống kéo cáp
Hệ thống cáp kéo là một hệ thống tưới bằng súng du lịch. Nó bao gồm một đầu phun nước lớn nối với một ống mềm chạy đến nguồn nước. Vòi phun nước được lắp đặt trên một xe đẩy có bánh xe và được đẩy qua cánh đồng bằng một sợi cáp tự quấn quanh gắn trên xe đẩy.
Hệ thống kéo cáp hữu ích cho nhiều loại cây trồng khác nhau nhưng yêu cầu phải có làn đường thông thoáng để đi xuống và một vật cố định ở cuối cánh đồng, chẳng hạn như máy kéo, làm mỏ neo.
Hệ thống kéo ống
Kéo ống tương tự như kéo cáp nhưng không yêu cầu cáp hoặc vật cố định làm neo. Hệ thống tưới dạng vòi kéo sử dụng một xe đẩy có bánh xe được lắp đặt vòi phun nước kiểu súng và một ống polyetylen nửa cứng quấn trên một cuộn lớn gắn trên một xe đẩy có bánh xe thứ hai.
Xe phun nước được đẩy qua cánh đồng khi vòi cuốn vào trục quay đã gắn.
Hệ thống tưới rắn
Các hệ thống tưới cố định được tạo thành từ các đầu phun nước cách đều nhau được gắn trên các ống đứng dọc theo chiều dài của đường ống. Chúng thường sử dụng các đầu phun tác động. Mặc dù các loại đầu phun khác nhau có thể được lắp đặt tùy thuộc vào yêu cầu của cây trồng. Đường dây nằm trên mặt đất và có thể di chuyển được. Các hệ thống này được sử dụng phổ biến nhất ở các trang trại nhỏ hơn hoặc các loại cây trồng có giá trị cao như rau. Khoảng cách và kiểu phun có thể dễ dàng điều chỉnh bằng cách thay đổi các đầu phun khác nhau hoặc thay đổi khoảng cách giữa các ống đứng.
Bộ tưới cố định
Hệ thống tưới cố định tương tự như hệ thống tưới phun. Ngoại trừ điểm khác biệt là đường ống (thường là nhựa PVC) được chôn dưới lòng đất. Các hệ thống này không tốn kém khi sử dụng sau khi được thiết lập và có thể được tự động hóa nhưng lại đắt nhất để lắp đặt. Chúng được sử dụng phổ biến nhất trong các loại cây trồng lâu năm, chẳng hạn như cây ăn quả hoặc quả mọng.
Hệ thống phun nước siêu nhỏ
Hệ thống phun nước vi mô là một loại tưới phun áp suất thấp. Tuy nhiên, chúng thường được phân loại cùng với tưới nhỏ giọt vì hệ thống phân phối giống nhau. Vòi phun nước siêu nhỏ, áp suất thấp được lắp vào một ống chính có đường kính ½ inch nhỏ, điển hình.
Các đầu phun nước có thể được chuyển đổi để điều chỉnh kích thước giọt nước và tia phun. Các vòi phun nước tác động không được sử dụng trong các hệ thống phun nước vi mô vì hệ thống không cung cấp đủ áp lực nước để tạo áp lực cho một vòi phun.
Hệ thống tưới trục trung tâm
Hệ thống tưới trục trung tâm là một trong những hệ thống tưới được sử dụng phổ biến nhất, đặc biệt là ở Hoa Kỳ. Chúng tự đẩy mình xung quanh một điểm xoay trung tâm, tạo ra tiêu chuẩn cánh đồng xanh hình tròn trên khắp vùng.
Các hệ thống trục trung tâm khá lớn, có khả năng tưới từ 125 đến 130 mẫu Anh. Chúng bao gồm một ống thép không gỉ được gắn trên các cấu trúc giàn di động. Đầu phun nước được gắn dọc theo chiều dài của đường dây, trực tiếp từ đường ống trên cao hoặc treo xuống từ các đường ống bên. Hệ thống trục trung tâm được sử dụng tốt nhất trong các cánh đồng hình tròn vì các khu vực bên ngoài mô hình hình tròn sẽ không được tưới tiêu.
Thủy lợi di chuyển tuyến tính
Hệ thống tưới di chuyển tuyến tính tương tự như hệ thống trục trung tâm. Nhưng thay vì xoay quanh một điểm trung tâm, nó di chuyển ngang qua một cánh đồng. Nó làm việc trong một lĩnh vực hình vuông hoặc hình chữ nhật.
Ưu điểm của tưới phun mưa
Linh hoạt cho nhiều loại cây trồng và trang trại
Hệ thống tưới phun mưa linh hoạt cho nhiều loại cây trồng, vùng miền, loại đất khác nhau. Chúng có thể được thiết kế để phù hợp với kích thước của cánh đồng và phù hợp với những ngọn đồi và địa hình không bằng phẳng… những vấn đề thách thức các hệ thống tưới tiêu khác như tưới tiêu theo rãnh. Bằng cách hoán đổi các loại đầu tưới hoặc vòi phun khác nhau, thay đổi chiều cao của các vòi phun được gắn trên ống đứng, hoặc điều chỉnh áp lực nước hoặc thậm chí kích thước ống, nông dân có thể thay đổi đường kính và tác động của cách tưới nước lên cây trồng và bề mặt đất. .
Có thể được sử dụng để bón phân bón và hóa chất
Nông dân có thể dễ dàng sử dụng hệ thống tưới phun mưa của mình để bón phân hoặc bón hóa chất bằng cách đưa một thành phần tưới phân hoặc hóa chất vào hệ thống tưới của họ.
Cung cấp nhiều nước khi cần thiết
Hệ thống tưới phun mưa là một cách tuyệt vời để cung cấp nhiều nước khi cần thiết nhất trên một khu vực. Vì lý do này, hệ thống tưới phun mưa thường được thiết lập trong các loại cây trồng có giá trị cao như: vườn cây ăn trái hoặc rau xà lách.. Những lý do phụ—như làm mát trong thời tiết nóng hoặc ngăn ngừa thiệt hại do thời tiết lạnh khi đóng băng đột ngột.
Nhược điểm của tưới phun mưa
Sử dụng nước chuyên sâu
Hiệu quả sử dụng nước thấp trong các hệ thống tưới phun mưa do bay hơi và chảy tràn. Mặc dù một số loại hệ thống tưới tiêu, chẳng hạn như tưới tiêu lũ, thậm chí còn lãng phí nhiều nước hơn, nhưng các loại hình tưới tiêu khác như tưới nhỏ giọt và tưới phụ có thể là lựa chọn để tiết kiệm nước khi khả năng tiếp cận nước tưới bị hạn chế.
Đắt tiền và thâm dụng lao động
Hệ thống tưới phun mưa có thể tốn kém để lắp đặt hoặc vận hành, đặc biệt là so với tưới lũ, cách tưới ít tốn kém nhất.
Ví dụ: Một hệ thống trục trung tâm tiêu chuẩn dễ dàng tiêu tốn khoảng 80.000 đô la mặc dù sau khi được thiết lập, nó cần rất ít lao động để cung cấp nước cho diện tích lớn.
Một hệ thống trục trung tâm trên mỗi mẫu Anh tốn khoảng 600 đô la cho mỗi mẫu Anh để cài đặt và vận hành. Các hệ thống tưới cố định thường được lắp đặt trên các mảnh đất nhỏ hơn và các loại cây trồng có giá trị cao hơn. Họ yêu cầu nhiều lao động hơn để vận hành.
Tưới phun có thể dẫn đến thiệt hại thực vật. Hiện tượng bỏng nước xảy ra khi những giọt nước trên lá bị tia nắng mặt trời làm nóng lên tạo ra hiệu ứng phóng đại mạnh mẽ. Tưới phun mưa cũng có thể thúc đẩy các bệnh trên lá như bệnh bạc lá do độ ẩm tăng và độ ẩm còn sót lại trên khối lượng lá.
Các thành phần cần thiết trong hệ thống tưới phun
Cho dù người trồng chọn loại hệ thống tưới phun mưa nào thì các thành phần thiết yếu đều giống nhau và có thể dễ dàng thiết lập DIY với các công cụ cơ bản và sự hiểu biết.
Cung cấp nước
Nguồn cung cấp nước cho hệ thống tưới phun sương có thể là nước ngầm hoặc nước bề mặt. Chẳng hạn như ao, sông hoặc kênh tưới tiêu. Nước thải đô thị cũng là một nguồn tiềm năng cho các hệ thống tưới phun mặc dù có những hạn chế nghiêm ngặt về sức khỏe và an toàn đối với việc sử dụng nước thải.
Hệ thống dẫn nước
Nói chung, một hệ thống phân phối nước cho hệ thống tưới phun mưa yêu cầu một máy bơm cơ giới để tạo ra áp suất cao cần thiết cho hầu hết các hệ thống tưới phun.
Các hệ thống bơm nói chung là điện khí hóa hoặc chạy bằng khí. Ống, hoặc vòi, là những thành phần bổ sung quan trọng trong việc đưa nước từ nguồn đến cánh đồng. Các đường ống có thể được làm từ ống nhựa PVC hoặc kim loại, và có nhiều loại ống mềm được sử dụng để dẫn nước đến các cánh đồng nông trại, bao gồm cả hệ thống ống công nghiệp quy mô lớn.
Vòi phun nước
Đầu tưới là một phần nổi bật khác của hệ thống tưới phun mưa. Có nhiều loại đầu tưới khác nhau có thể điều chỉnh âm lượng, kiểu phun và thậm chí tốc độ dòng chảy của ứng dụng nước.
Ống dẫn nước, bộ hẹn giờ và Van
Ống dẫn nước, bộ hẹn giờ và van là những bộ phận bổ sung thường được sử dụng trong hầu hết các hệ thống tưới phun mưa. Các van cho phép nông dân điều chỉnh tốc độ ứng dụng giữa các phần khác nhau của hệ thống. Trong khi bộ hẹn giờ có thể được sử dụng để quản lý hệ thống một cách tự động. Tất nhiên, các ống dẫn nước ảnh hưởng đến khoảng cách mà nước được tưới trên tán cây trồng. Bộ điều chỉnh áp suất cũng có thể được sử dụng trong hệ thống tưới nhỏ giọt áp suất thấp để ngăn hệ thống quá áp.
Công nghệ thế hệ tiếp theo và tưới phun mưa
Giống như mọi loại hệ thống tưới tiêu, công nghệ tưới mới kết hợp với các phương pháp canh tác chính xác đã làm cho hệ thống tưới phun nhiều nước hơn và tiết kiệm chi phí hơn cho nông dân sử dụng.
Những tiến bộ mới như bộ phát tốc độ dòng chảy thấp và vòi phun siêu nhỏ cộng với cảm biến độ ẩm và tưới có tốc độ thay đổi giúp nông dân quản lý chính xác hơn số lượng và tần suất họ chạy hệ thống tưới tự động để đáp ứng nhu cầu cây trồng của họ.
Phần mềm quản lý trang trại và tưới phun mưa
Phần mềm quản lý trang trại AGRIVI giúp nông dân điều hành, giám sát và đánh giá hiệu quả của hệ thống tưới cho dù họ chọn loại hệ thống tưới nào.
AGRIVI cho phép người trồng trọt ghi lại và theo dõi mọi hoạt động tưới tiêu. Chẳng hạn, một nông dân có thể ghi lại chính xác lượng nước đã sử dụng, thời điểm sử dụng, nguồn nước và chi phí lao động để vận hành hệ thống, sau đó sử dụng thông tin đó để tính ROI tưới tiêu cho loại cây trồng cụ thể đó dựa trên lợi nhuận thu hoạch.
Nông dân cũng có thể sử dụng AGRIVI để quản lý và tự động hóa việc phân phối nước trên các cánh đồng nông trại của họ bằng phần cứng IoT của chúng tôi. Điều này giúp nông dân đưa ra quyết định hiệu quả, đặc biệt khi nguồn nước bị hạn chế đồng thời tiết kiệm thời gian và lao động.
