Endevinar quanta aigua utilitzar és un dels costos ocults més grans de l'agricultura. Massa aigua crea escorrentia, elimina els nutrients i malgasta energia. Massa poca aigua estressa els cultius i redueix els rendiments. Es tracta de precisió.
El càlcul científic de l'aigua de reg us ofereix un mètode clar per determinar exactament quanta aigua necessiten els vostres cultius i quan la necessiten. Això constitueix la base de la gestió intel·ligent de la granja. Aquesta guia us guiarà pel procés complet.
Comprensió dels principis bàsics
Per calcular l'aigua de reg amb precisió, primer heu d'entendre què impulsa la demanda d'aigua a les granges. Aquest coneixement explica el "per què" darrere de les matemàtiques.
1.1 Definició de les necessitats d'aigua
○ El requeriment d'aigua del cultiu (CWR) és l'aigua total que necessita un cultiu des de la plantació fins a la collita en condicions de creixement perfectes.
○ El requisit d'aigua de reg (IWR) és diferent. És la part de CWR que heu de subministrar mitjançant el reg. Això és igual al CWR menys l'aigua d'altres fonts com la pluja i la humitat del sòl emmagatzemada.
1.2 El model de balanç hídric
Imagineu el vostre camp com un compte bancari. El model de balanç d'aigua fa un seguiment de cada gota com un registre. El principi és senzill: el que entra ha de ser igual al que surt més qualsevol canvi en l'emmagatzematge.
☆ Entrades (reg + pluja)=Sortides (evapotranspiració + escorrentia + percolació profunda) + canvi en l'emmagatzematge d'aigua del sòl
El vostre objectiu és gestionar l'entrada "Reg". Això manté el "Canvi en l'emmagatzematge d'aigua del sòl" al nivell òptim per a cultius sans.
1.3 Desconstrucció de components clau
Diverses variables clau impulsen aquesta equació de balanç hídric. Entendre'ls és essencial per a càlculs precisos.
○ L'evapotranspiració potencial (ET₀) és el vostre punt de partida. Mostra la taxa màxima de pèrdua d'aigua a l'atmosfera des d'una superfície d'herba estàndard i ben-regada. El temps impulsa aquesta mètrica a través de la radiació solar, la temperatura, el vent i la humitat.
○ El coeficient de cultiu (Kc) ajusta ET₀ per al vostre cultiu específic. Una planta jove de blat de moro fa servir menys aigua que una de fet. El factor Kc reflecteix aquest canvi. Varia al llarg de les etapes de creixement del cultiu: inicial, desenvolupament, mitja-temporada i tarda-temporada.
○ La pluja efectiva (Pe) és la part de la pluja total que realment ajuda al cultiu. Aquesta és la pluja que s'embolica al sòl i es queda a la zona de les arrels. Un aiguat curt i fort pot provocar un escorrentiment important. La seva pluja efectiva és molt inferior a la quantitat total mesurada.
Dominar la fórmula bàsica
Ara que enteneu els principis, podeu construir-los en una equació pràctica. Aquesta és la vostra eina principal per calcular les necessitats de reg.
2.1 Fase de disseny: estimació basada en el "Pitjor-cas d'escenari"
2.1.1 Càlcul del consum d'aigua de reg en la fase de disseny
En la fase de disseny i planificació, el càlcul de l'ús d'aigua de reg es basa en factors com el mètode de reg més desfavorable a la ubicació del projecte, el consum màxim d'aigua durant el període de creixement del cultiu i les condicions meteorològiques més desfavorables (suposant que no hi hagi pluja durant un període prolongat, és a dir, precipitació=0). En primer lloc, cal determinar l'època de creixement del cultiu i la demanda màxima de reg durant el seu període de creixement. Les condicions meteorològiques més desfavorables són la demanda d'aigua del cultiu durant l'estiu. Quan es giren diversos cultius, s'ha de seleccionar el cultiu amb la demanda d'aigua més alta a l'estiu per als càlculs del consum d'aigua. Finalment, a partir dels paràmetres de disseny del sistema de reg, com el mètode de reg, l'eficiència del reg, etc., es calcula el consum d'aigua de reg.
En la fase de planificació i disseny, s'ha de seleccionar el període durant el qual creix el cultiu com a base per al disseny. L'elecció correcta és utilitzar la demanda d'aigua del cultiu durant el període de creixement amb el consum d'aigua més alt com la demanda d'aigua dissenyada del cultiu.
2.1.2 Taula de referència i bases per determinar la intensitat de consum d'aigua de disseny (ETc)
L'estàndard de disseny d'enginyeria de micro-irrigació GB/T 50485-2020 "Normes tècniques per a l'enginyeria de microreg" proporciona directament el consum d'aigua de disseny per als cultius, tal com es mostra a la taula 1: Intensitat de consum d'aigua de disseny (mm/d). La demanda d'aigua dissenyada del cultiu només s'utilitza per calcular el disseny del cicle de reg.
|
Cultius |
Reg per degoteig |
Micro-reg per aspersió |
Cultius |
Reg per degoteig |
Micro-reg per aspersió |
|
Raïms, Arbres, Melons |
3-7 |
4-8 |
Verdures (camp obert) |
4-7 |
5-8 |
|
Cereals, cotó, plantes oleaginoses |
4-7 |
\ |
-Herbes de temporada fresques |
\ |
5-8 |
|
Verdures (Àrees protegides) |
2-4 |
\ |
Herbes de temporada-cálides |
\ |
3-5 |
Això es deu al fet que, per als cultius corresponents a un mètode de reg determinat, no cal tenir en compte el període de creixement i les variacions meteorològiques en excés. Aquests requisits poden ser impossibles de complir en la fase de disseny. L'ús d'aigua de reg convencional, que fa referència a la quantitat d'aigua utilitzada en un sol esdeveniment de reg, s'anomena quota de reg (la quota de reg es refereix a la profunditat d'aigua aplicada durant un sol reg o la quantitat d'aigua aplicada per unitat de superfície durant un sol reg).
2.1.3 Disseny de la quota de reg i la quantitat màxima de reg per esdeveniment
Quantitat màxima de reg per esdeveniment:
On:
max′- el límit superior del contingut d'humitat del sòl adequat (en %), calculat per la relació de volum;
min′- el límit inferior del contingut adequat d'humitat del sòl (en %), calculat per la relació de volum;
η- el coeficient d'utilització de l'aigua de reg. Els diferents mètodes de reg tenen valors diferents per a aquest coeficient. Generalment, per al reg per degoteig: η=0.9; per al reg per aspersió: η=0.85.
màxim′=95% de la capacitat del camp, min′=70% de la capacitat del camp.
2.1.4 Mètode de càlcul estàndard per al disseny del cicle de reg
En la fase de disseny, el cicle de reg es pot calcular segons la norma tècnica de reg per aspersió GB/T 50085-2007, fórmula 4.3.4. El cicle de reg i el nombre de regs s'han de determinar a partir de dades experimentals locals. Si no hi ha dades experimentals, el nombre de regs es pot determinar en funció de l'any representatiu del disseny i el règim de reg formulat segons el principi d'equilibri hídric. El cicle de reg es pot calcular com:
On:
○ T - disseny del cicle de reg, el valor calculat és un nombre enter (dies);
○ ETa- intensitat del consum d'aigua del disseny del cultiu, seleccionada de la taula o presa com a valor mitjà del període màxim de reg per a l'any representatiu del disseny (mm/d);
○ md- quota de reg de disseny (mm).
Fórmula de càlcul de l'ús d'aigua de reg comuna:
I=ETc +W−P
On:
○ I - consum d'aigua de reg, en mm;
○ ETc - intensitat de consum d'aigua de disseny, en mm/d;
○ P - precipitació, en mm;
○ W - dèficit d'humitat del sòl, en mm. Aquesta fórmula s'utilitza habitualment per calcular l'ús d'aigua de reg durant la fase de disseny del sistema de reg. La idea és que el consum d'aigua de reg ha de satisfer el consum d'aigua del cultiu.
2.2 Fase de funcionament: càlcul precís basat en "Condicions diàries reals"
Durant la fase d'operació i gestió, el càlcul de l'ús d'aigua de reg es basa en la demanda diària de reg real i les condicions de subministrament d'aigua del sistema de reg. Abans d'iniciar el reg (abans del reg), s'ha de determinar la demanda de reg en funció de l'etapa de creixement del cultiu, les condicions meteorològiques, etc. Aleshores, a partir del contingut actual d'humitat del sòl i de la precipitació neta des de l'últim reg fins al reg actual, es calcula la quantitat de reg necessària per reposar l'aigua perduda pel cultiu des de l'últim reg fins a aquest. També s'ha de tenir en compte l'aigua emmagatzemada del sòl, és a dir, el cicle de reg de disseny. El valor calculat és:
○ Ús d'aigua de reg=Consum d'aigua de cultiu - (precipitació neta + aigua disponible del sòl).
○ Aigua disponible del sòl=Capacitat del camp - Contingut actual d'humitat del sòl.
Quan no es considera el cicle de reg, el càlcul passa a ser:
○ Ús d'aigua de reg=Consum d'aigua de cultiu - Precipitació neta.
2.3 Necessitat de reg net (NIR)
La fórmula de les necessitats de reg net (NIR) calcula quanta aigua cal aplicar per satisfer les necessitats dels cultius. Compta amb les pèrdues de pluja i del sistema.
La fórmula principal és:
○ NIR=(ETc - Pe) / Ea
Aquí, ETc és l'evapotranspiració de cultius, Pe és la pluja efectiva i Ea és l'eficiència de l'aplicació del vostre sistema de reg.
Desglossem cada variable perquè sàpigues exactament com trobar-la o calcular-la.
⒈ ETc (Evapotranspiració del cultiu): mostra l'ús específic d'aigua del vostre cultiu. Calcula-ho amb: ETc=ET₀ * Kc. Els valors de Kc per a diferents cultius i etapes de creixement estan disponibles a partir de fonts com l'Organització per a l'Agricultura i l'Alimentació (FAO) o la investigació universitària.
⒉ Pe (Pluvia efectiva): estimar la pluja efectiva pot ser senzill o complex. Un mètode comú suposa que Pe és un percentatge de la pluja total, sovint un 70-80%, depenent del tipus de sòl i la intensitat de la tempesta. Els càlculs més precisos, com el mètode USDA-SCS, utilitzen la capacitat de retenció d'aigua del sòl i les dades de pluja diàries per a una millor precisió.
⒊ Ea (eficiència de l'aplicació): sovint es passa per alt aquest factor crucial. Mostra el percentatge d'aigua que arriba realment a la zona arrel del cultiu des del vostre sistema de reg. Cap sistema és 100% eficient. Les pèrdues es produeixen pel vent, l'evaporació i l'escorrentia. Explorarem això amb detall més endavant.
2.4 Seguiment del procés
Durant el procés de reg, cal controlar el contingut d'humitat del sòl i les condicions de creixement dels cultius, ajustant la quantitat de reg de manera oportuna per garantir que els cultius rebin aigua suficient. A més, el temps de reg o el volum d'aigua s'ha de calcular i ajustar diàriament en funció de les condicions reals per aconseguir uns resultats òptims de reg.
En conclusió, entendre i calcular amb precisió l'ús de l'aigua de reg és crucial en el disseny i la gestió de l'operació dels sistemes de reg.
Escollint el vostre sistema
El sistema de reg que utilitzeu afecta de manera espectacular el vostre càlcul d'aigua. Això queda capturat per la variable d'eficiència de l'aplicació (Ea) a la nostra fórmula bàsica.
3.1 Funció de l'eficiència de l'aplicació
L'eficiència d'aplicació (Ea) és el percentatge d'aigua emmagatzemada amb èxit a la zona arrel del cultiu, preparada per a la seva absorció. L'aigua restant es perd per evaporació, deriva del vent, escorrentia o percolació profunda per sota de les arrels.
Un sistema amb una Ea baixa del 50% requereix que apliqueu el doble de l'aigua que realment necessita el vostre cultiu. Un sistema amb una Ea alta del 95% gairebé elimina aquests residus. Això redueix directament els costos de bombeig i el consum d'aigua.
3.2 Comparació de les eficiències del sistema
Entendre l'eficiència típica dels diferents sistemes és clau per triar el valor Ea correcte per als vostres càlculs. També ajuda a l'hora de fer inversions estratègiques en nous equips.
|
Mètode de reg |
Ea típica (%) |
Causes primàries de la pèrdua |
Millor per |
|
Inundació / Solc |
40 - 60% |
Alta evaporació superficial, escorrentia, percolació profunda desigual. |
Camps pla, zones-abundants d'aigua, cultius específics-tolerants a la sal. |
|
Pivot central / Aspersor |
75 - 85% |
Evaporació de polvorització, deriva del vent, interceptació de la coberta. |
Camps grans i uniformes per a cereals, farratges i hortalisses. |
|
Reg per goteig / micro- |
90 - 95%+ |
Mínim. Una mica d'evaporació superficial dels punts humits. |
Cultius en filera d'alt-valor, horts, vinyes, zones-escassas d'aigua. |
3.3 El cas del reg per degoteig
Les dades mostren clarament que el reg per degoteig ofereix el major potencial d'eficiència en l'ús de l'aigua en el reg. El seu alt Ea redueix directament l'aigua total necessària en el càlcul de les necessitats de reg net.
Els sistemes de degoteig proporcionen aigua lentament i directament a la zona de l'arrel. Això minimitza les pèrdues per evaporació i vent. Aquest mètode també redueix el creixement de males herbes entre fileres i permet una "fertirrigació" - molt eficient aplicant nutrients a través de l'aigua de reg.
Per a aquells que busquen maximitzar l'eficiència de l'aplicació, invertir en equips de qualitat és clau. Productes fiables, com ara cintes de goteig disponibles de fabricants especialitzats, garanteix un lliurament constant d'aigua i una durabilitat. Això contribueix directament a una major eficiència en l'ús de l'aigua i a millors resultats dels cultius.
Ajustaments dinàmics avançats
Els càlculs estàtics i estacionals proporcionen una línia de base sòlida. Tanmateix, per aconseguir la màxima eficiència en l'ús de l'aigua agrícola, heu d'anar més enllà de les mitjanes i utilitzar dades en -en temps real per a una gestió dinàmica del reg.
4.1 Escoltant el vostre sòl
Els sensors d'humitat del sòl són la vostra línia directa de comunicació amb la zona arrel del cultiu. Responen preguntes crítiques: "Quan he de regar?" i "Quanta aigua queda al sòl?"
Aquestes eines proporcionen mesures directes-de camp del contingut d'aigua del sòl. Això elimina les conjectures de la programació. Els tipus comuns inclouen els tensiòmetres, que mesuren la tensió de l'aigua del sòl, i les sondes electròniques (TDR, Capacitance), que mesuren el contingut volumètric d'aigua.
Col·loqueu sensors a diferents profunditats dins de la zona de l'arrel per establir activadors de reg. Per exemple, una estratègia comuna és regar quan la humitat del sòl baixa al 50% de l'aigua-disponible de la planta. Això evita qualsevol estrès al cultiu.
4.2 Integració de dades meteorològiques
En lloc d'utilitzar mitjanes mensuals històriques per a ET₀, un sistema realment intel·ligent utilitza dades meteorològiques en -temps real.
Les estacions meteorològiques modernes proporcionen valors ET₀ diaris o fins i tot per hora. Aquests poden ser a-granges o formar part d'una xarxa regional. La integració d'aquestes dades en directe als vostres càlculs permet ajustar immediatament el vostre programa de reg.
Aquesta pràctica evita l'excés d'aigua abans d'una tempesta de pluja prevista. Per contra, assegura que apliqueu prou aigua per superar una onada de calor inesperada. Ajusta-la vostra aplicació d'aigua perquè coincideixi amb les condicions reals d'un dia determinat.
4.3 Comptabilització de pèrdues d'aigua
Un càlcul realment avançat va més enllà de les necessitats dels cultius. Compta amb altres aplicacions i pèrdues d'aigua necessàries. Aquest nivell de detall poques vegades es tracta a les guies bàsiques.
Un factor clau és el requisit de lixiviació (LR). A les zones amb sòl o aigua salina, s'ha d'aplicar aigua addicional per eliminar les sals acumulades per sota de la zona de l'arrel. Ignorar això pot provocar una acumulació de sal tòxica i una reducció severa del rendiment amb el temps.
També heu de treballar per minimitzar i tenir en compte les pèrdues per escorrentia i percolació profunda. Tècniques com el "reg per pols" poden reduir dràsticament l'escorrentia en sòls inclinats o estrets. Això s'aplica aigua en ràfegues curtes per permetre l'absorció del sòl. És fonamental fer coincidir la taxa d'aplicació del vostre sistema amb la taxa d'infiltració del sòl. Això evita que l'aigua passi més enllà de la zona arrel abans que el cultiu pugui utilitzar-la.
Conclusió
S'ha acabat l'era del regadiu pel calendari o per la sensació de la terra. El camí cap a una explotació agrícola més rendible, resilient i sostenible està pavimentat amb dades. La conservació de l'aigua a l'agricultura mitjançant aquest enfocament paga dividends consistents en forma d'estalvi d'aigua, conservació d'energia i rendiments de cultius més alts i fiables.