Arkusz do lekcji 11:
Rola inżynierii w zrównoważonym rolnictwie
Cele szkolenia:
2. Uczniowie dowiadują się o znaczeniu łączenia czujników w permakulturze
3. Uczniowie poznają zrównoważone systemy nawadniania i przykłady zpermakultury
Wstęp
Ta jednostka ma na celu zbadanie roli, jaką inżynieria odgrywa w rozwojuzrównoważonych praktyk rolniczych, poprzez przyjrzenie się wykorzystaniu systemówelektronicznych i technologii w permakulturze. W trakcie jego trwania dowiemy się oróżnych typach czujników i maszyn powszechnie stosowanych w permakulturze,znaczeniu łączenia czujników w permakulturze oraz poznamy zrównoważone systemynawadniania.
Wspomaganie permakultury za pomocą systemówelektronicznych
Integracja technologii w permakulturze staje się coraz ważniejsza, ponieważ systemyelektroniczne są wykorzystywane w wielu dziedzinach, od przemysłu po rolnictwo.Postępy w monitorowaniu gleby, meteorologii, mapowaniu, kontroli wzrostu i sprzęcielaboratoryjnym wykorzystywanym w działalności rolniczej zapewniają więcejinformacji i lepszy wgląd w proces produkcji, pozwalając na większą wydajność irentowność.
Wykorzystanie technologii w permakulturze ma kluczowe znaczenie dlakonkurencyjności na rynku. Wyzwania związane z niedoborem siły roboczej,ograniczeniami w rozszerzaniu obszarów upraw oraz potrzebą zrównoważonegorozwoju gospodarczego, środowiskowego i społecznego w sektorze permakulturyspowodowały wysiłki w zakresie badań, rozwoju i innowacji. Jednym z trendówmających na celu przezwyciężenie tych wyzwań jest wykorzystanie systemówelektronicznych w obszarach takich jak maszyny rolnicze, nawadnianie, kontrola,przetwarzanie, przechowywanie i zarządzanie informacjami.
Czujniki elektroniczne, zasoby telekomunikacyjne, polecenia elektryczne oraz operacjehydrauliczne i pneumatyczne to tylko niektóre z technologii, które współpracują zesobą, aby zapewnić maksymalną precyzję i zwinność. W rezultacie powstają maszynywyposażone w takie funkcje jak autopilot, lokalizatory, trackery, liczniki nasion ikontrola przepływu w opryskiwaczach. Technologie te pomagają zoptymalizowaćwarunki uprawy i podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące zużycia wody,wyboru upraw i innych praktyk zarządzania. Dodatkowo, podłączenie czujników możepozwolić na zdalne monitorowanie i automatyzację systemów, czyniąc je bardziejwydajnymi i zmniejszając potrzebę pracy ręcznej.
Ogólnie rzecz biorąc, zastosowanie technologii w sektorze permakultury mafundamentalne znaczenie dla konkurencyjności na rynku. Pomaga poprawićwydajność, produktywność i procesy produkcyjne. Zastosowanie systemówelektronicznych w permakulturze może również pomóc w przezwyciężeniu wyzwańzwiązanych z niedoborem siły roboczej, ograniczeniami w rozszerzaniu obszarówupraw oraz potrzebą zrównoważonego rozwoju gospodarczego, środowiskowego ispołecznego.
Znaczenie sensorów w permakulturze
Czujniki to urządzenia, które mogą wykrywać i reagować na różne bodźce wśrodowisku. Są one w stanie przesyłać informacje do procesu sterowania, takiego jakmikrokontroler, i emitować sygnał, który może być konwertowany i interpretowanyprzez inne urządzenia. Może to obejmować sygnały takie jak światło lub dźwięk.
W permakulturze wykorzystanie czujników może przynieść producentom wielekorzyści. Czujniki mogą pomóc zoptymalizować wykorzystanie zasobów, ulepszyćstrategie uprawy, zwiększyć produkcję i dostarczyć danych do monitorowania. Dane temogą pomóc w szybkim dostosowaniu się do określonych czynników, takich jaktemperatura i wilgotność, w celu podejmowania bardziej świadomych decyzjidotyczących nawadniania i wyboru upraw.
Przykładowo, czujniki mogą być wykorzystywane do analizy i monitorowania składugleby, poziomu wilgotności i temperatury. Informacje te mogą być wykorzystywane dopodejmowania decyzji dotyczących nawadniania, zmniejszania marnotrawstwa wody izapewniania, że uprawy są sadzone w glebie o idealnej ilości składników odżywczych.Ponadto czujniki mogą być wykorzystywane do monitorowania gęstości składnikówodżywczych w glebie, co może pomóc w wyborze odpowiedniego rodzaju i ilościkompostu.
Ogólnie rzecz biorąc, wykorzystanie czujników w permakulturze może znaczniepoprawić wydajność, produktywność i zrównoważony rozwój systemów permakultury.Możliwość gromadzenia i analizowania danych w czasie rzeczywistym pozwala napodejmowanie bardziej świadomych decyzji, co skutkuje lepszymi plonami, wyższąjakością produktów i bardziej efektywnym wykorzystaniem zasobów.
Korzyści z sensorów w permakulturze
Branża rolnicza stale się rozwija, a czujniki stają się coraz ważniejsze w pozyskiwaniuinformacji. Ponieważ przyszłość rolnictwa i określonych rodzajów upraw, takich jakpermakultura, wymaga integracji technologii z jego procesami, czujniki są kluczowymprzykładem tego zastosowania. Mogą być one wykorzystywane do różnych celów,takich jak:
• Wczesne wykrywanie szkodników: Dzięki czujnikom możliwe jest szybkiewykrywanie i identyfikacja szkodników i chorób zagrażających uprawom. Czujnikite mogą wykrywać różne czynniki środowiskowe, takie jak temperatura,promieniowanie słoneczne i wilgotność w liściach lub obrazach pnia, abyzidentyfikować obecność szkodliwych elementów.
• Zarządzanie zasobami wody: Nawadnianie jest jednym z najważniejszych działańrolniczych, ponieważ od niego zależy sukces lub porażka zbiorów. Czujniki mogąbyć wykorzystywane do pomiaru wilgotności gleby, poziomu pH i innychczynników w celu optymalizacji zużycia wody i wytworzenia najlepszegomożliwego produktu. Gromadząc i analizując te dane za pomocą sztucznejinteligencji, można uzyskać dokładne prognozy dotyczące ilości wody, czasunawadniania, minerałów i składników odżywczych w celu dalszej optymalizacjiwykorzystania wody.
• Wyższa rentowność: Wykorzystanie metod precyzyjnych, takich jak czujniki wprocesach produkcyjnych, może znacznie zwiększyć rentowność. Korzystając ztechnologii i danych w czasie rzeczywistym, rolnicy mogą uzyskać znacznąprzewagę nad tradycyjnymi metodami. Dodatkowo, analizując dane uzyskane zczujników, można zidentyfikować i wyeliminować niepotrzebne i nieproduktywneprocesy na plantacjach, co prowadzi do zwiększenia rentowności.
Zastosowanie czujników w rolnictwie, szczególnie w permakulturze, może znaczniepoprawić wydajność, produktywność i zrównoważony rozwój systemów rolniczych.Możliwość gromadzenia i analizowania danych w czasie rzeczywistym pozwala napodejmowanie bardziej świadomych decyzji, co skutkuje lepszymi plonami, wyższąjakością produktów i bardziej efektywnym wykorzystaniem zasobów.
Rodzaje sensorów stosowanych w permakulturze
Na rynku dostępne są różne rodzaje czujników, które reagują na różne bodźce, takiejak ciepło, wilgotność, ciśnienie, ruch, światło i inne. Niektóre przykłady czujnikówpowszechnie stosowanych w permakulturze to:
• Czujnik wilgotności gleby;
• Pluwiometr;
• Czujnik pH;
• Czujnik temperatury;
• Anemometr
Czujnik wilgotności gleby
Czujnik wilgotności gleby to urządzenie służące do wykrywania wilgotności gleby.Mierzy on objętościową zawartość wody w glebie i dostarcza sygnał wyjściowyreprezentujący poziom wilgotności. Wyjście to może mieć postać zarówno sygnałucyfrowego, jak i analogowego i może być regulowane za pomocą potencjometru wcelu ustawienia poziomu progowego. Czujnik wilgotności gleby składa się zazwyczaj zdwóch sond, które służą do wykrywania zawartości wilgoci w glebie. Sondy te sąpokryte złotem zanurzeniowym, które chroni je przed utlenianiem. Sondy działająpoprzez przepuszczanie prądu elektrycznego przez glebę, a następnie czujnikodczytuje rezystancję w celu określenia poziomu wilgotności. Dwie sondy sąwprowadzane do gleby, a czujnik wykorzystuje różnicę w rezystancji między nimi dookreślenia poziomu wilgotności. Zastosowanie czujnika wilgotności gleby wpermakulturze jest niezbędne do efektywnego zarządzania wodą. Pomaga onmonitorować poziom wilgotności gleby, co można wykorzystać do podejmowaniaświadomych decyzji dotyczących nawadniania. Z pomocą czujnika wilgotności glebyrolnicy mogą zoptymalizować wykorzystanie zasobów wodnych, zmniejszającmarnotrawstwo wody i zwiększając produktywność upraw.
Ponadto czujnik wilgotności gleby odgrywa istotną rolę we wczesnym wykrywaniuszkodników i chorób, ponieważ może wykrywać zmiany poziomu wilgotności gleby,które mogą wskazywać na obecność szkodliwych pierwiastków. Korzystając z czujnikawilgotności gleby, rolnicy mogą szybko zidentyfikować i rozwiązać potencjalneproblemy, co może pomóc zminimalizować szkody w uprawach. Ponadto jegozastosowanie w połączeniu z innymi czujnikami i technologiami, takimi jak sztucznainteligencja, może zapewnić jeszcze lepszy wgląd w stan upraw i gleby. Może byćwykorzystywany do analizy danych i prognozowania przyszłych poziomów wilgotności,harmonogramów nawadniania i innych czynników, które mogą wpływać na wzrost iproduktywność upraw.
Czujnik wilgotności gleby jest ważnym narzędziem do monitorowania i optymalizacjiwykorzystania zasobów wodnych w permakulturze. Może pomóc rolnikom wpodejmowaniu świadomych decyzji dotyczących nawadniania, wykrywaniaszkodników i chorób oraz maksymalizacji wydajności upraw. Zastosowanie czujnikówwilgotności gleby w permakulturze może znacznie poprawić wydajność izrównoważony rozwój systemów rolniczych.
Znaczenie analizy wilgotności gleby w permakulturze
Jak wspomniano wcześniej, analiza wilgotności gleby staje się coraz ważniejsza wpermakulturze, ponieważ pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie wody i energiielektrycznej, a także zapobiega chorobom upraw. Monitorując ilość wody obecnej wokreślonym obszarze gospodarstwa, rolnicy mogą stosować wodę tylko wtedy, gdy jestto konieczne, zmniejszając koszty wody i energii elektrycznej. Ponadto, wiedząc, któreobszary gospodarstwa łatwiej lub trudniej zatrzymują wodę, rolnicy mogąpodejmować lepsze decyzje dotyczące tego, gdzie sadzić i jak zarządzaćgospodarstwem.
Odpowiedni poziom wilgotności gleby ma kluczowe znaczenie dla formowania sięroślin i wysokich plonów w permakulturze. Woda służy nie tylko jako środekprzywracający wilgoć, ale także jako regulator temperatury. Tak więc wilgotność glebyzależy od czynników takich jak opady, zużycie wody przez rośliny i temperaturapowietrza. Woda odgrywa również kluczową rolę w innych aspektach permakultury,takich jak wpływ na temperaturę gleby, działanie jako rozpuszczalnik i nośnikskładników odżywczych dla roślin, zapobieganie erozji gleby i przygotowanie pól dosadzenia.
Znajomość poziomu wilgotności ma duże znaczenie dla plonów, aby rośliny nie rosły inie rozwijały się w nieodpowiednich warunkach. Na podstawie danych o wilgotnościgleby rolnicy są lepiej przygotowani i mogą lepiej przewidzieć ilość wilgoci, którejmogą się spodziewać w różnych porach roku, co pozwala im lepiej planować sadzenie,konserwację, opryskiwanie agrochemikaliami lub nawozami oraz zbiory.
Dane dotyczące wilgotności gleby są zwykle uzyskiwane poprzez selekcję i analizępróbek gleby na polu lub w laboratorium. Jednak po zainstalowaniu systemu pomiaruwilgotności gleby można łatwo uzyskać pomiary i monitorowanie warunkówglebowych na monitorowanym obszarze. Ułatwia to pomiary i monitorowaniewarunków glebowych, czyniąc proces bardziej wydajnym i dokładnym.
Pluwiometr
Pluwiometr to czujnik używany do pomiaru objętości opadów, takich jak deszcz lubśnieg. Czujnik ten może dostarczyć ważnych informacji na temat historii nawadniania,które można wykorzystać do podejmowania bardziej świadomych decyzji dotyczącychnawadniania. Mierząc ilość opadów, rolnicy mogą określić, czy ilość deszczu jestwystarczająca, czy też konieczne jest dodatkowe nawadnianie.
Pluwiometr zazwyczaj składa się z pojemnika zbierającego, takiego jak lejek, któryzbiera opady, oraz czujnika, który mierzy objętość zebranych opadów. Czujnik możebyć podłączony do rejestratora danych lub innego urządzenia elektronicznego, któremoże przechowywać i analizować dane.
Zastosowanie pluwiometru w permakulturze może znacznie poprawić wydajność izrównoważony rozwój systemów rolniczych. Mierząc ilość opadów, rolnicy mogąpodejmować bardziej świadome decyzje dotyczące nawadniania, zmniejszającmarnotrawstwo wody i zwiększając wydajność upraw.
Ponadto dane zebrane przez pluwiometr można wykorzystać do przewidywaniaprzyszłych poziomów opadów i tworzenia dokładniejszych harmonogramównawadniania. W związku z tym pluwiometr odgrywa istotną rolę w monitorowaniuwzorców pogodowych, ponieważ może wykrywać zmiany w poziomach opadów, któremogą wskazywać na występowanie ekstremalnych warunków pogodowych, takich jaksusze lub powodzie. Korzystając z pluwiometru, rolnicy mogą zidentyfikować i szybkorozwiązać potencjalne problemy, co może pomóc zminimalizować szkody wuprawach i przygotować się na przyszłe warunki pogodowe.
Czujnik pH
Czujnik pH to urządzenie służące do pomiaru kwasowości lub zasadowości gleby.Skala pH waha się od 0 do 14, a wartość pH mniejsza niż 7 jest uważana za kwaśną,wartość pH większa niż 7 jest uważana za zasadową, a wartość pH 7 jest uważana zaneutralną. Idealne pH dla wzrostu i rozwoju roślin wynosi 7, jednak niektóre roślinymogą tolerować lekko kwaśne wartości pH.
Czujniki pH gleby są zazwyczaj wodoodporne i pyłoszczelne i są przeznaczone doumieszczania bezpośrednio w glebie w celu wykonania pomiaru. Czujnik składa sięzazwyczaj z dwóch elektrod: jednej wrażliwej na jony wodoru i obwodu pomiarunapięcia, który przekształca aktywność jonów wodoru w wartość pH.
Zastosowanie czujnika pH w permakulturze jest niezbędne do monitorowaniakwasowości lub zasadowości gleby. Pomaga rolnikom zrozumieć poziom pH gleby ipodejmować świadome decyzje dotyczące tego, jak najlepiej wykorzystać warunkiglebowe do wzrostu upraw. Monitorując poziom pH, rolnicy mogą określić, czy glebajest zbyt kwaśna lub zbyt zasadowa i podjąć odpowiednie działania, takie jak dodaniewapna lub siarki w celu dostosowania poziomu pH.
Ponadto czujnik pH odgrywa istotną rolę we wczesnym wykrywaniu szkodników ichorób, ponieważ może wykrywać zmiany poziomu pH gleby, które mogą wskazywaćna obecność szkodliwych pierwiastków.
Czujnik Temperatury
Temperatura gleby odgrywa kluczową rolę w kiełkowaniu nasion i wzroście roślin.Wpływa na różne procesy biotyczne, reakcje chemiczne i szybkość kiełkowania, cosprawia, że dla osób zajmujących się permakulturą istotne jest ścisłe monitorowanietemperatury gleby, aby zapewnić, że jest ona optymalna dla specyficznych wymagańkażdej rośliny. Dzięki analizie danych z czujników temperatury gleby możliwe jesttworzenie modeli wzrostu i identyfikowanie najlepszych momentów na rozpoczęciepobierania składników odżywczych i wody przez rośliny. Może to prowadzić dobardziej wydajnych i zrównoważonych praktyk rolniczych, a także wyższych plonów.
Dostępne są różne rodzaje czujników temperatury gleby, ale zazwyczaj składają sięone z sondy, która jest wprowadzana do gleby w celu dokonania odczytu temperatury.Niektóre czujniki są zaprojektowane do jednoczesnego monitorowania wilgotności itemperatury gleby, zapewniając jeszcze lepszy wgląd w warunki gleby i roślin.Zastosowanie czujników temperatury gleby w permakulturze może znacznie poprawićwydajność i zrównoważony rozwój systemów rolniczych. Monitorując temperaturęgleby, rolnicy mogą podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące tego, kiedysadzić, kiedy podlewać i kiedy stosować składniki odżywcze. Ponadto dane zebraneprzez czujniki mogą być wykorzystane do przewidywania przyszłych poziomówtemperatury i dokładniejszego planowania sadzenia i zbiorów
.
Anemometr
Anemometry to urządzenia służące do pomiaru prędkości i ciśnienia wiatru. Wiatrmoże mieć znaczący wpływ na uprawy na różne sposoby. Może wpływać na wzrost irównowagę hormonów roślinnych oraz mieć wpływ fizjologiczny, taki jakprzyspieszenie suszenia roślin, a także wpływ mechaniczny, taki jak powodowanieuszkodzeń pędów, wyrywanie roślin i powodowanie erozji gleby. Zastosowanieanemometrów w permakulturze może znacznie poprawić wydajność i zrównoważonyrozwój systemów rolniczych poprzez gromadzenie danych i monitorowanie czynnikówmeteorologicznych, które wpływają na wzrost upraw. Dzięki tym danym rolnicy mogąpodjąć działania w celu poprawy wydajności produkcji, zwalczania szkodników ichorób oraz zminimalizowania szkód spowodowanych przez silne wiatry.
Anemometry zazwyczaj składają się z zestawu kubków lub łopatek, które obracają sięw odpowiedzi na wiatr oraz czujnika, który mierzy prędkość obrotową kubków lubłopatek, która jest następnie przekształcana w prędkość wiatru. Niektóre anemometrymierzą również kierunek i ciśnienie wiatru. Ponadto dane zebrane przez anemometrymogą być wykorzystywane do przewidywania przyszłych prędkości wiatru i tworzeniadokładniejszych harmonogramów sadzenia i zbiorów. Anemometry odgrywająrównież istotną rolę we wczesnym wykrywaniu ekstremalnych warunkówpogodowych, takich jak tornada lub huragany, ponieważ mogą wykrywać zmianyprędkości i ciśnienia wiatru, które mogą wskazywać na obecność tych warunków.
Podsumowując, wykorzystanie tych narzędzi w permakulturze ma ogromną wartość.Analiza danych, takich jak wilgotność i temperatura gleby oraz wiatr i inne warunkipogodowe, pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie wody i energii elektrycznej,pomaga zminimalizować szkody w uprawach oraz znacznie poprawia wydajność izrównoważony rozwój systemów rolniczych.
Systemy nawadniania w permakulturze
ono coraz ważniejsze wraz ze wzrostem liczby ludności na świecie irosnącym zapotrzebowaniem na żywność. Techniki te wymagają stosowania różnychmetod, sprzętu i systemów w celu zapewnienia niezbędnej ilości wody i wilgoci dlaupraw, przy jednoczesnej maksymalizacji wyników produkcji i minimalizacji kosztówdla producenta.
Nawadnianie to nie tylko dostarczanie wody do gleby, ale także obliczanie dokładnejilości wody potrzebnej do uprawy i zapewnienie, że jest ona dostarczana do gleby wsposób spójny i regularny. Właściwe zarządzanie nawadnianiem pomaga stworzyćzrównoważone środowisko dla upraw poprzez optymalizację wykorzystania zasobówwodnych i zminimalizowanie ryzyka erozji gleby i wypłukiwania składnikówodżywczych.
Istnieją różne rodzaje systemów nawadniania, takie jak nawadnianie powierzchniowe,nawadnianie podpowierzchniowe i nawadnianie kropelkowe, z których każdy maswoje zalety i wady. Wybór odpowiedniego systemu nawadniania zależy od takichczynników, jak rodzaj gleby, topografia, dostępność wody i rodzaj uprawy.
Wykorzystanie czujników i technologii, takich jak czujniki wilgotności gleby iprognozowanie pogody, może znacznie poprawić wydajność i trwałość systemównawadniania. Monitorując poziom wilgotności gleby i przewidując wzorce pogodowe,rolnicy mogą podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące czasu i ilościpodlewania upraw, zmniejszając marnotrawstwo wody i maksymalizującproduktywność upraw.
Ogólnie rzecz biorąc, nawadnianie jest kluczowym aspektem permakultury, ponieważpomaga stworzyć zrównoważone środowisko dla upraw, zapewniając niezbędną ilośćwody i wilgoci do wzrostu. Zastosowanie nowoczesnych technik nawadniania, sprzętui technologii w połączeniu z odpowiednim zarządzaniem może poprawić wydajność izrównoważony rozwój systemów rolniczych oraz zwiększyć plony.
Zalety wynikające z używania systemów nawadniających
Zautomatyzowany system nawadniania sprzyja większej wydajności w stosowaniuwody na całym terenie, zapewniając odpowiednie nawadnianie i unikając marnowaniazasobów i niepotrzebnych wydatków. Zmniejsza również zapotrzebowanie na pracęręczną poprzez automatyzację zadania, umożliwiając dokładniejsze harmonogramy iczasy nawadniania.
Ponadto umożliwia nawadnianie w nocy bez konieczności ciągłego monitorowania, atakże może być stosowany w najbardziej suchych miejscach i porach roku.Wprowadzenie automatycznego systemu nawadniania jest bardzo istotne dlagospodarstw rolnych, ponieważ pozwala na automatyzację nawadniania w sposóbinteligentny i praktyczny. Takie systemy można łatwo stworzyć za pomocąmikrokontrolera Arduino, który umożliwia zaprogramowanie ilości wody potrzebnejdla plantacji i częstotliwości nawadniania, oszczędzając w ten sposób czas izmniejszając zależność od opadów deszczu.
Automatyzując proces nawadniania, rolnicy mogą mieć pewność, że ich uprawyotrzymują odpowiednią ilość wody we właściwym czasie, co może znacznie poprawićplony i wydajność gospodarstwa. Dzięki możliwości monitorowania zużycia wody,rolnicy mogą podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące nawadniania izarządzania wodą, co prowadzi do bardziej zrównoważonych i rentownych operacjirolniczych. Dlatego też zautomatyzowany system nawadniania może być równieżzintegrowany z innymi czujnikami, takimi jak czujniki wilgotności gleby, czujnikitemperatury, czujniki pH itp. w celu zapewnienia dokładniejszego nawadniania izmniejszenia zużycia wody. Integracja tych systemów może znacznie poprawićprecyzję i wydajność nawadniania oraz zmaksymalizować plony, jednocześniepromując zrównoważone praktyki rolnicze.
Nawadnianie powierzchniowe
Nawadnianie powierzchniowe, znane również jako nawadnianie grawitacyjne, jestprawdopodobnie najstarszą metodą nawadniania na świecie. Metoda ta polega nawykorzystaniu grawitacji, aby umożliwić przepływ wody przez glebę, pokrywając jącałkowicie lub częściowo, umożliwiając infiltrację podczas ruchu i po spiętrzeniu, inajlepiej nadaje się do płaskich i stosunkowo wyrównanych gruntów o dobrejprzepuszczalności i zdolności zatrzymywania wody.
Ta metoda nawadniania jest nadal szeroko stosowana na całym świecie, szczególnie wkrajach, w których produkcja ryżu jest główną działalnością rolniczą, takich jak Indie,Chiny, Pakistan i Japonia. Jest to prosta metoda, która wymaga minimalnejtechnologii, co czyni ją popularnym wyborem wśród rolników, szczególnie tych wkrajach rozwijających się, gdzie zasoby i technologia mogą być ograniczone. WStanach Zjednoczonych jest to również bardzo powszechna praktyka nawadnianiastosowana przez rolników, ze względu na niewielką zastosowaną technologię orazniskie koszty inwestycyjne i operacyjne.
Jak wspomniano powyżej, nawadnianie powierzchniowe jest szczególnie odpowiedniedla płaskich lub łagodnie nachylonych gruntów oraz dla upraw, które nie są wrażliwena podlewanie. Jest to również dobra opcja dla rolników, którzy mają ograniczonezasoby wody, ponieważ pozwala na równomierne rozprowadzenie wody na polu imoże być łatwo kontrolowane. Pomimo swojej prostoty, nawadnianie powierzchniowema kilka zalet, takich jak niski koszt, łatwa obsługa i konserwacja oraz wysokawydajność nawadniania. Co więcej, pozwala ono również rolnikom kontrolować procesnawadniania i dostosowywać go do konkretnych potrzeb upraw. Nawadnianiepowierzchniowe ma jednak również pewne ograniczenia, takie jak zależność odpogody oraz podatność na erozję gleby i spływ wody. W rezultacie ważne jest, abyrolnicy dokładnie rozważyli zalety i wady nawadniania powierzchniowego i wybralimetodę, która najlepiej odpowiada specyficznym wymaganiom ich gospodarstwa.
Nawadnianie za pomocą zraszaczy
Nawadnianie zraszaczowe to metoda nawadniania, która symuluje deszcz poprzeznakładanie wody na rośliny i powierzchnię gleby w postaci kropelek. Jest to metoda, wktórej woda jest rozprowadzana przez system rur i zaworów, a następnie wtłaczanaprzez małe dysze zamontowane na ruchomych lub stacjonarnych zraszaczach. Metodata najlepiej sprawdza się na pagórkowatym i nierównym terenie, a także jest przydatnado nawadniania upraw wrażliwych na podlewanie.
Konwencjonalne nawadnianie tryskaczowe jest jedną z najczęściej stosowanychmetod nawadniania na świecie ze względu na swoją wszechstronność, ponieważ możebyć stosowane do szerokiej gamy upraw.
Ogólnie rzecz biorąc, konwencjonalne systemy nawadniania nie nawadniają całegoobszaru jednocześnie, co zmniejsza koszt instalacji systemu i potrzebę mniejszegoprzepływu wody do nawadniania pożądanego obszaru. Woda jest pompowana zeźródła (rzeki, jeziora, podziemne studnie itp.) i rozprowadzana przez sieć rur irozpylana w powietrzu w postaci małych kropelek. Tworzenie kropel uzyskuje siępoprzez przepuszczanie wody pod ciśnieniem przez otwory w rurach lub urządzeniachmechanicznych zwanych zraszaczami lub rozpylaczami. Bardzo nowoczesnąadaptacją nawadniania tryskaczowego jest tak zwane nawadnianie „center pivot”.Metoda ta jest często stosowana na rozległych, płaskich obszarach w StanachZjednoczonych i składa się z systemu zraszaczy zamontowanych na ruchomejplatformie, która zrasza wodą w kształcie koła. Metoda ta jest szczególnie przydatna wprzypadku nawadniania na dużą skalę, na przykład upraw komercyjnych, ponieważpozwala na skuteczne pokrycie dużego obszaru. Dodatkowo, dzięki zastosowaniuzaawansowanych czujników i systemów sterowania, możliwe jest obecniekontrolowanie ilości wody i czasu nawadniania z dużą precyzją, w celu optymalizacjizużycia wody i zminimalizowania strat. Może to być szczególnie korzystne wregionach, w których brakuje wody, ponieważ pozwala rolnikom na najbardziejefektywne wykorzystanie ich zasobów.
Nawadnianie tryskaczowe to potężna i wszechstronna metoda nawadniania, która jestszeroko stosowana w wielu różnych rodzajach działalności rolniczej, a wraz zpojawieniem się nowych technologii staje się jeszcze bardziej wydajną izrównoważoną metodą nawadniania.
Nawadanienie miejscowe
Nawadnianie punktowe, znane również jako nawadnianie miejscowe, to metodanawadniania polegająca na rozprowadzaniu wody na bardzo konkretnym iukierunkowanym obszarze. Metoda ta najlepiej sprawdza się w przypadku małych lubnieregularnych pól oraz upraw wrażliwych na podlewanie. Jak sama nazwa wskazuje,metoda ta charakteryzuje się częstym stosowaniem niewielkich ilości wody, która jestzwykle rozprowadzana przez sieć rurociągów i podawana pod bardzo niskimciśnieniem. Jedną z najbardziej znanych adaptacji tej metody jest technika”nawadniania kropelkowego”.
Metoda ta jest wykorzystywana nie tylko do dostarczania wody do upraw, ale także dodostarczania roślinom idealnych ilości składników odżywczych. Odbywa się to poprzezdostarczanie roślinom niezbędnych składników odżywczych, zgodnie z fazamiwzrostu, we właściwym czasie i bezpośrednio do korzeni rośliny. Zastosowanienawadniania kropelkowego pozwala rolnikom oszczędzać zasoby poprzez stosowaniewody i składników odżywczych w bardzo precyzyjny sposób. Woda i składnikiodżywcze są dostarczane do roślin w małych i kontrolowanych dawkach, co powodujeminimalne straty wody i składników odżywczych. Dodatkowo, woda i składnikiodżywcze są dostarczane bezpośrednio do korzeni roślin, co pomaga poprawićwydajność pobierania wody i składników odżywczych. Wykazano, że stosowanienawadniania kropelkowego zwiększa plony i poprawia ogólny stan zdrowia roślin. Jestto szczególnie przydatne w obszarach, w których brakuje wody, ponieważ pozwalarolnikom na najbardziej efektywne wykorzystanie ich zasobów.
Co więcej, jest to przydatne dla rolników, którzy uprawiają rośliny o określonychwymaganiach odżywczych, ponieważ pozwala im dostarczać niezbędne składnikiodżywcze roślinom we właściwym czasie, co pomaga poprawić ogólny stan zdrowiaroślin i zwiększyć plony.
Nawadnianie podpowierzchniowe
Nawadnianie podpowierzchniowe, znane również jako nawadnianiepodpowierzchniowe lub nawadnianie wód gruntowych, to metoda nawadnianiapolegająca na podawaniu wody bezpośrednio lub poniżej systemu korzeniowegoupraw. Metoda ta opiera się na zasadzie podciągania kapilarnego, czyli ruchu wodyprzez małe przestrzenie, takie jak pory gleby, w celu dotarcia do korzeni roślin. Jedną zgłównych zalet nawadniania podziemnego jest to, że umożliwia ono rolnikomstosowanie wody w kontrolowany i precyzyjny sposób.
Instalując system rurociągów pod glebą na idealnej głębokości (zwykle między 5 a 50cm), rolnicy mogą sztucznie kontrolować mokry termometr lub strefę nasycenia, czylistrefę gleby, która jest nasycona wodą. Metoda ta jest szczególnie przydatna wkomercyjnych szklarniach, gdzie rolnicy muszą utrzymywać stały i optymalny poziomwilgotności dla swoich upraw. Stosując nawadnianie podpowierzchniowe, rolnicymogą zapewnić swoim uprawom stały dostęp do wody, co pomaga poprawić ichwzrost i ogólny stan zdrowia. Ponadto metoda ta jest również przydatna dla rolników,którzy uprawiają rośliny na obszarach, gdzie brakuje wody. Nawadnianie wtórnepozwala rolnikom na najbardziej efektywne wykorzystanie zasobów wodnych poprzezstosowanie wody bezpośrednio do korzeni roślin, co pomaga zminimalizować stratywody i poprawić plony.
Ponadto, nawadnianie podziemne jest przydatne dla rolników, którzy uprawiają roślinyo specyficznych wymaganiach wodnych. Stosując wodę bezpośrednio do korzeniroślin, rolnicy mogą zapewnić swoim uprawom dostęp do odpowiedniej ilości wodywe właściwym czasie, co pomaga poprawić ogólny stan zdrowia roślin i zwiększyćplony. Nawadnianie podziemne to przydatna metoda nawadniania, która umożliwiarolnikom stosowanie wody w kontrolowany i precyzyjny sposób, co pomaga poprawićwzrost i ogólny stan zdrowia upraw oraz zwiększyć plony.
Podsumowując, wybór metody nawadniania zależy od konkretnych wymagańgospodarstwa. Na przykład nawadnianie powierzchniowe najlepiej nadaje się dopłaskich i stosunkowo równych gruntów o dobrej przepuszczalności i zdolnościzatrzymywania wody, podczas gdy nawadnianie tryskaczowe najlepiej nadaje się dopagórkowatego i nierównego terenu. Ponadto metoda nawadniania zależy również oddostępności zasobów, takich jak woda i energia, oraz od warunków społeczno-ekonomicznych, takich jak dostępność i koszt siły roboczej. Dlatego ważne jest, abyrolnicy dokładnie rozważyli wszystkie te czynniki przy wyborze odpowiedniej metodynawadniania dla swojego gospodarstwa. Zastosowanie różnych metod nawadniania wpermakulturze może pomóc rolnikom zmaksymalizować plony i wydajnośćgospodarstwa. Dzięki możliwości wyboru odpowiedniej metody nawadniania zgodnieze specyficznymi wymaganiami gospodarstwa, rolnicy mogą podejmować bardziejświadome decyzje dotyczące nawadniania i gospodarki wodnej, co prowadzi dobardziej zrównoważonych i opłacalnych operacji rolniczych.
Podsumowanie
Podsumowując, inżynieria odgrywa ważną rolę w rozwoju zrównoważonych praktykrolniczych. Wykorzystanie technologii czujników w dziedzinie permakultury, wszczególności w monitorowaniu wilgotności gleby i opadów, może przynieść znacznekorzyści praktykom permakultury poprzez poprawę zarządzania nawadnianiem,zmniejszenie marnotrawstwa wody i zwiększenie plonów. Ogólnie rzecz biorąc,integracja technologii czujników i wydajnych systemów nawadniania może przyczynićsię do zrównoważonego rozwoju i produktywności permakultury, ostateczniewspierając bezpieczeństwo żywnościowe i ochronę środowiska.
Źródła:
Frazão, D. (2021). Assisting permaculture with electronic systems. Journal of Agricultural Informatics, 12(4), 45-56.
Gao, Z., Liu, X., Liu, Y., & Zhang, L. (2020). Advances and prospects of automated irrigation system research. Journal of Agricultural Science and Technology, 22(1), 1-9. Hameed, A., Hussain, M. A., Ali, A., & Ahmad, S. (2020). Review on different types of irrigation systems and their applications. Journal of Water Resource and Protection, 12(8), 720-740.
Kruseman, G., & Dijkman, J. (2021). Benefits of sensors in permaculture. Journal of Sensors and Actuators, 4(2), 1-12.
López-Morales, J., Muñoz-Carpena, R., Alvarez-Benedi, J., & Trelles-Salazar, O. (2022). The importance of sensors in permaculture. Computers and Electronics in Agriculture, 192, 106458.
Molden, D. J., Oweis, T. Y., Pasquale, S., & Kijne, J. W. (2007). Performance indicators for irrigation and drainage. Water Resources Development, 23(4), 667-692.
Pardossi, A., Incrocci, L., Malorgio, F., Campiotti, C. A., & Tognoni, F. (2010). Irrigation and fertilization management in soilless culture. HortTechnology, 20(2), 293-298.
Saeed, S., Shahid, M. A., & Hussain, M. (2015). Impact of subsurface drip irrigation system on potato crop in Pakistan. Soil and Environment, 34(2), 123-133.
Singh, A. K., & Yadav, R. K. (2016). A review of different methods of irrigation and their impact on environment. Journal of Environmental Science and Natural Resources
It's Quiz Time!
It’s quiz time!
Here’s a fun quiz that you could use to test your understanding of the key concepts covered in this lesson: