Микроспринклеры для саженцев: скорость истечения воды из форсунки и равномерность распределения воды для растений, выращиваемых в контейнерах.

Рассадный ящик в питомнике — это не поле. Растения там моложе, более хрупкие и гораздо хуже переносят неравномерный полив. Укоренившийся черенок в лотке на 72 ячейки имеет объем корневой зоны, измеряемый в кубических сантиметрах. Слишком мало воды — и корневой ком высыхает за несколько часов. Слишком много — и субстрат остается насыщенным, что способствует... Питиум и ФитофтораСлишком грубая капля — даже на несколько миллиметров больше идеального размера — приведет к тому, что питательная среда выплеснется из клетки, унося с собой семена или черенки.

Вот почему микро спринклерСистемы орошения, разработанные специально для мягкого и равномерного полива, являются основой современных систем орошения для питомников и выращивания рассады. В этой статье рассматриваются технические характеристики, имеющие значение для орошения посадочного материала в питомниках — скорость подачи воды через форсунки, равномерность распределения и конструкция системы — а также то, как компания Sun-rainman поддерживает предприятия по выращиванию рассады в рамках своих программ OEM-производства.

Что делает микроспринклер достаточно "щадящим" для саженцев в питомнике?

В контексте питомниководства термин «щадящий полив» основан на трех измеримых параметрах:

1. Распределение размеров капель

Микроразбрызгиватели для распространения света обычно производят капли размером 0,2–0,8 мм, в отличие от обычных разбрызгивателей. ударный спринклерЭти системы производят капли размером 1–4 мм. Ключевым показателем является объемный средний диаметр (VMD) — для полива нежных саженцев обычно требуется VMD менее 0,6 мм. При таком размере капель кинетическая энергия одной капли достаточно низка, чтобы избежать смещения субстрата, и в то же время обеспечивает достаточный импульс для адекватного радиуса разбрызгивания на площадке длиной 1,0–1,5 м.

Величина распыления воды (VMD) определяется диаметром сопла дождевателя и рабочим давлением. С увеличением давления длина разрыва струи воды сокращается, что приводит к образованию более мелких капель — но только в определенных пределах. Работа дождевателя при давлении выше 3,5 бар может привести к чрезмерному распылению, когда капли становятся настолько мелкими, что разлетаются в стороны, не достигнув целевого растения, что снижает эффективность доставки воды в корневую зону.

Микродождевики Sun-rainman с вращающимся распылителем отличаются широким диапазоном расхода воды (VMD) при рабочем давлении от 1,5 до 3,0 бар, что позволяет руководителям питомников выбирать подходящую форсунку в зависимости от стадии развития культуры и влажности окружающей среды. Более высокая влажность окружающей среды снижает потери капель из-за испарения во время полета, что позволяет использовать немного более высокое рабочее давление без риска образования мелкодисперсного тумана.

2. Контроль скорости выпадения осадков

Микроспринклеры для питомников должны обеспечивать расход воды от 5 до 20 мм/ч в зависимости от типа культуры и субстрата. Более низкие показатели (5–10 мм/ч) предпочтительны для свежевысаженных рассадных саженцев и черенков; более высокие показатели (12–20 мм/ч) подходят для более укоренившейся рассады. Диаметр сопла и рабочее давление являются основными параметрами управления. В ассортименте компании Sun-rainman представлены микроспринклеры следующих марок: форсунки Диаметр отверстия от 0,8 мм до 2,4 мм позволяет точно регулировать интенсивность осадков в зависимости от стадии развития культуры.

Интенсивность осадков также определяет время работы дождевателя, необходимое для подачи целевого объема воды. Для культуры, требующей 10 мм воды, дождеватель, подающий воду со скоростью 10 мм/ч, требует 60 минут работы на один полив; при 5 мм/ч время работы увеличивается до 120 минут. Более длительное время работы увеличивает потери воды из-за испарения во время полива, особенно в условиях низкой влажности, поэтому выбор интенсивности осадков должен быть балансом между эффективностью полива и практичным планированием орошения.

3. Равномерность распыления

Для полива скамеек коэффициент равномерности распределения (DU) должен превышать 85%. Это достигается за счет использования микродождевиков вращающегося типа, распределяющих воду по кругу на 360°, в сочетании с правильным расстоянием между дождевателями — обычно 1,0–1,5 м для скамеек шириной 1,2 м.

Коэффициент равномерности Кристиансена (CU) — это стандартный показатель, используемый при проектировании систем орошения в питомниках. Он рассчитывается следующим образом:

CU = 100 × (1 − (среднее отклонение глубины внесения отдельных препаратов от среднего значения) / средняя глубина внесения)

Для большинства питомников показатель CU выше 85% считается приемлемым; показатель выше 90% является целевым для предприятий по выращиванию рассады, где равномерная влажность во всех ячейках лотка имеет решающее значение для равномерного развития растений. Достижение показателя CU 90% и выше обычно требует такого расстояния между дождевателями, которое создает значительное перекрытие зон облучения соседних дождевателей.

Расход воды через форсунку: инженерные расчеты, лежащие в основе этого показателя.

Расход воды из микрораспылительной форсунки не является фиксированной величиной — он изменяется в зависимости от рабочего давления в соответствии с уравнением расхода через отверстие:

Q = Cd × A × √(2 × ΔP/ρ)

где В — это объемный расход. кадмий — это коэффициент расхода (обычно 0,62–0,68 для отверстий с закругленным входом), А — это площадь поперечного сечения отверстия. ΔP — это разница давлений на отверстии, и р — это плотность воды. Это соотношение означает, что микроразбрызгиватель, работающий при давлении 2,0 бар, не будет подавать вдвое больший поток, чем тот же разбрызгиватель при давлении 0,5 бар — он будет подавать примерно √(2,0/0,5) = 2× больший поток, поскольку поток масштабируется пропорционально квадратному корню из давления.

Для руководителей питомников это имеет практическое значение: расход воды в дождевателях зависит от давления, и колебания давления подачи воды в теплице напрямую приводят к изменению глубины подаваемой воды. Микродождеватели с компенсацией давления (PC) оснащены гибкой диафрагмой или подпружиненным отверстием, которое поддерживает постоянный расход в заданном диапазоне давления (обычно 1,0–3,0 бар), что делает их предпочтительным выбором для установок, где перепады высот вызывают значительные колебания давления между местами установки дождевателей.

Компания Sun-rainman предлагает в своем ассортименте продукции для питомников как стандартные микроспринклеры с вращающимся распылителем, так и варианты с компенсацией расхода (PC). Версии с компенсацией расхода имеют допуск ±5% в диапазоне номинального давления, по сравнению с допуском ±15–20% для некомпенсированных версий.

Равномерность распределения и проектирование компоновки стендов.

Взаимодействие между характером распыления дождевателей, расстоянием между ними и геометрией площадки определяет общую равномерность распределения воды по площадке для выращивания растений. Для дождевателей с вращающимися на 360° лопастями, установленных выше уровня площадки, характер распыления воды имеет приблизительно круговую форму, при этом максимальная интенсивность полива наблюдается в месте установки дождевателя, а к внешнему краю обрабатываемой области интенсивность полива уменьшается.

Для скамьи шириной 1,2 м распространенная схема проектирования заключается в установке дождевателей вдоль центральной линии скамьи с интервалом 1,2 м, при этом диаметр зоны увлажнения составляет приблизительно 2,4 м (вдвое больше ширины скамьи), так что каждый дождеватель охватывает свою позицию и перекрывает соседний дождеватель с обеих сторон. Это создает шахматный перекрытие, которое сглаживает пиковую интенсивность полива в каждой точке расположения дождевателя, обеспечивая более равномерное среднее распределение воды по всей ширине скамьи.

Коэффициент DU — отношение глубины внесения удобрений в нижних 25% зон к средней глубине внесения — является более консервативным показателем равномерности, чем CU. В питомниках, где растения в зонах с низким уровнем внесения удобрений могут испытывать водный стресс, в то время как соседние растения в зонах с высоким уровнем внесения удобрений переувлажняются, проектирование с минимальным коэффициентом DU, равным 0,75, обеспечивает лучшую гарантию приемлемого урожая, чем проектирование только с учетом CU.

Схема орошения для рассадных грядок в питомнике

Грамотно спроектированная система орошения для рассадных плантаций сочетает в себе микроспринклеры с соответствующими фитингами и распределительными линиями. Типичная схема включает в себя:

• Боковые трубопроводы из полиэтиленовых трубок (наружный диаметр 16–20 мм), проходящие вдоль верстака, соединены с магистралью через зональный клапан.
• Колышки для микродождевиков вставляются через равные промежутки, при этом высота стояков соответствует высоте растительного покрова (обычно 20–40 см над поверхностью почвы).
• Компенсационные (ПК) фитинги для поддержания равномерного потока по скамьям на разных высотах.

Высота форсунки — критически важный, но часто упускаемый из виду параметр проектирования. Если дождеватель расположен слишком близко к листве растений, форма струи ограничивается листвой, и равномерность распределения резко снижается. Если же дождеватель расположен слишком высоко, увеличивается снос капель до их попадания на поверхность, и на внешнем крае зоны струи могут образовываться более крупные капли. Компания Sun-rainman рекомендует высоту форсунки 25 см над поверхностью выращивания для стеллажей с растениями высотой листвы до 15 см.

Широкий ассортимент фитингов и соединителей Sun-rainman включает в себя тройники с зазубринами, отводы и муфты для полиэтиленовых трубопроводов диаметром 16 мм и 20 мм, что позволяет быстро собирать и перенастраивать трубопроводы в зависимости от изменений в схеме выращивания сельскохозяйственных культур между производственными циклами.

Для предприятий, которые также используют капельное орошение для больших контейнеров, линейка капельниц и микрораспылителей Sun-rainman охватывает оба метода применения от одного поставщика, что упрощает учет запасов запчастей и обучение техническому обслуживанию.

Требования к давлению и расходу

Микроспринклеры работают при более низком давлении, чем ударные спринклеры, что делает их особенно подходящими для детских садов, где может быть переменное давление воды в водопроводе.

Тип	Давление (бар)	Расход (л/ч)	Смоченный диаметр (м)	Лучше всего подходит для
Микроразбрызгиватель Spinner	1,5–3,0	30–120	2.0–5.0	Размножение на стеллаже, расправленные стебли
Микрораспыление с фиксированным рисунком	1.0–2.5	20–80	1,5–3,5	Рассадные ящики, лотки с плотной посадкой.
Распылительная форсунка (туманного типа)	2,5–4,0	8–25	0,5–1,5	Черенки, палатки для выращивания с увлажнением, камеры для размножения с использованием тумана.

Для большинства случаев выращивания рассады в питомниках оптимальное соотношение равномерности покрытия, мягкого увлажнения и приемлемого расхода воды на грядку обеспечивается рабочим давлением 2,0 бар и микродождевиками, расположенными с интервалом 1,2 м.

Расход воды и планирование орошения

Общая потребность в расходе воды для зоны орошения на откосе представляет собой сумму расходов воды отдельных дождевателей по всей зоне, и это определяет размер труб для боковых и магистральных линий, питающих эту зону. Для откоса длиной 20 м с дождевателями, расположенными с интервалом 1,2 м, требуется приблизительно 17 дождевателей на каждый боковой канал. При расходе 60 л/ч на один дождеватель общий расход воды в боковом канале составляет приблизительно 1020 л/ч (~0,28 л/с).

Размеры труб для боковой линии должны обеспечивать перепад давления между первым и последним спринклером на боковой линии ниже 10%, чтобы гарантировать приемлемо равномерное распределение потока. При использовании полиэтиленовых труб диаметром 20 мм на участке длиной 20 м со скоростью потока 0,28 л/с обычно происходит потеря давления в 0,1–0,2 бар, что находится в пределах 10%-ного предела при рабочем давлении 2,0 бар. Для более крупных участков или более длинных линий может потребоваться использование труб диаметром 25 мм или конструкции коллектора с компенсацией давления.

Для планирования полива время выполнения каждого мероприятия рассчитывается следующим образом:

Время работы (минуты) = (Целевая глубина внесения в мм × Площадь рабочей поверхности в м²) / (Общий расход в л/мин × Эффективность внесения)

При условии 80% эффективности нанесения (с учетом потерь от испарения и избыточного распыления), для нанесения 10 мм воды на скамейку размером 20 м × 1,2 м (24 м²) с общим расходом 17 л/мин потребуется приблизительно (10 мм × 24 м²) / (17 л/мин × 0,80) ≈ 18 минут.

Давление в сопле и распределение размеров капель: ISO 8026 и измерение методом лазерной дифракции.

Для определения размера капель, выбрасываемых микродождевиком в питомниках, необходимы стандартизированные протоколы измерений. В технической литературе по орошению наиболее часто упоминаются две следующие методики: ISO 8026 (Сельскохозяйственное ирригационное оборудование — Опрыскиватели) и методология лазерной дифракции, описанная в ASAE S572.

Стандарт ISO 8026 определяет условия испытаний для измерения характеристик распыления спринклеров, включая минимальное время работы перед измерением (для обеспечения теплового равновесия корпуса спринклера), максимальную скорость ветра в испытательной среде (1,0 м/с) и минимальную высоту потолка испытательного зала, чтобы предотвратить помехи от стен для схемы распыления. Для микроспринклеров с расходом менее 100 л/ч стандарт устанавливает минимальную продолжительность испытаний в 5 минут при каждом значении давления, при этом сбор проб воды должен производиться как минимум в 3 повторениях для каждого условия испытания, чтобы учесть изменчивость вращения в спринклерах вращающегося типа.

Метод определения размеров частиц с помощью лазерной дифракции в значительной степени заменил традиционные методы сбора частиц (например, просеивание муки или использование предметных стекол с масляным покрытием) для характеристики спектров микрокапель дождевателя, поскольку он обеспечивает измерения в реальном времени со статистически достоверной точностью по всему распределению размеров за один проход. В типичной лабораторной установке дождеватель работает при фиксированном давлении в безветренной камере, а лазерный луч пересекает распыляемый факел на определенном расстоянии от сопла. Капли, проходящие через луч, рассеивают свет под углами, обратно пропорциональными их диаметру — мелкие капли рассеивают под широкими углами, крупные — под узкими. Полученная картина рассеяния математически инвертируется (с помощью теории Ми или приближения Фраунгофера, в зависимости от размера капли относительно длины волны) для получения распределения размеров по объему.

Стандартными показателями эффективности лазерной дифракции являются Dv10, Dv50 и Dv90 — диаметры капель, при которых 10%, 50% и 90% общего объема распыляемой жидкости содержится в каплях меньшего диаметра. Для микродождевиков в питомниках основным целевым показателем является Dv50 (средний объемный диаметр), обычно в диапазоне 200–600 микрон для щадящего орошения. Показатель Dv10 отражает концентрацию мелких капель, что имеет решающее значение, поскольку капли размером менее 100 микрон очень подвержены испарению и сносу до попадания на растения. Показатель Dv90 отражает концентрацию крупных капель, что важно, поскольку капли размером более 800–1000 микрон несут достаточно кинетической энергии, чтобы повредить нежную листву или вытеснить субстрат в мелких ячейках.

Отношение Dv90/Dv10 называется коэффициентом разброса и служит мерой равномерности распыления. Коэффициент разброса ниже 2,0 указывает на плотное, равномерное распределение капель — желательное для применения в питомниках. Микродождевики с высоким коэффициентом разброса создают бимодальное распределение с очень мелким туманом и крупными каплями, что проблематично для рассадных ящиков, где оба крайних значения вызывают проблемы с качеством урожая.

В сравнении с этим, капельное орошение обеспечивает образование капель размером 800–2000 микрон, в основном за счет потока воды через капельницы. Разница в размере капель между микродождевальным и капельным орошением имеет прямые агрономические последствия, выходящие за рамки простого метода внесения. Более крупные капли из капельниц имеют более высокую конечную скорость и большую энергию удара при падении, что может вызвать герметизацию поверхности пористых субстратов, особенно в смесях на основе торфа. Капли микродождевального орошения размером 300–600 микрон падают со скоростью, как правило, ниже 1,5 м/с, что обычно ниже порогового значения для повреждения поверхности субстрата при ударе.

Зависимость между давлением в сопле и размером капель подчиняется предсказуемой тенденции: увеличение давления уменьшает средний диаметр капель до определенного момента. Однако при давлении выше примерно 3,0–3,5 бар в сопле микроразбрызгиватели переходят в режим распыления, при котором водяной столб полностью распадается на аэрозоль до достижения заданной дальности распыления. Это явление известно как каскад распыления. Для микроразбрызгивателей вращающегося типа, используемых в питомниках для выращивания рассады, поддержание давления ниже порога распыления имеет важное значение — компания Sun-rainman устанавливает максимальное входное давление 3,0 бар для своей стандартной линейки микроразбрызгивателей вращающегося типа специально для сохранения желаемого распределения размеров капель в целевом диапазоне 200–800 микрон.

Планирование орошения в питомнике: программирование на основе коэффициента культуры (Kc) и эвапотранспирации.

Отходя от фиксированного планирования по времени выполнения работ, передовые питомники все чаще используют планирование орошения на основе эвапотранспирации (ЭТ), которое учитывает... Уравнение Пенмана-Монтейта FAO-56 Этот подход адаптирован для теплиц и защищенных зон выращивания. Он напрямую связывает орошение с потребностью растений в воде, которая варьируется в зависимости от вида, стадии роста и окружающих климатических условий, вместо того чтобы полагаться на статичные расчеты, игнорирующие изменчивость окружающей среды.

Уравнение Пенмана-Монтейта FAO-56 рассчитывает эталонное испарение (ETo) с использованием следующих формул:

ETo = (0,408 × Δ × (Rn − G) + (900/(T + 273)) × u₂ × (es − ea)) / (Δ + (1 + 0,34 × u₂))

где Д — это наклон кривой давления насыщенного пара (кПа/°C), Рн — это чистое излучение (МДж/м²/день), Г — плотность теплового потока в почве (МДж/м²/день), Т — среднесуточная температура воздуха (°C), в₂ скорость ветра на высоте 2 м (м/с), является — это давление насыщенного пара (кПа), и из Это фактическое давление пара (кПа).

В условиях теплиц и рассадных ящиков расчет упрощается за счет измерения или оценки этих переменных с помощью датчиков, установленных на месте: датчика температуры/влажности, сетевого радиометра или солнечного пиранометра, а также датчика скорости ветра на уровне ящика. Многие коммерческие системы управления теплицами интегрируют эти датчики напрямую и выдают значение эквивалентной токсичности воздуха в реальном времени в мм/день.

Затем потребность культуры в воде рассчитывается путем умножения ETo на коэффициент культуры (Kc):

ETc = ETo × Kc

Значение Kc представляет собой отношение фактического испарения влаги растением к испарению с эталонной поверхности (травы). Для саженцев в питомнике значение Kc значительно варьируется в зависимости от типа культуры и стадии роста:

• Недавно укоренившиеся черенки и недавно пересаженные саженцы: Kc = 0,1–0,2. На этом этапе корневая система минимальна или отсутствует, и транспирация ограничивается в основном потерей воды из листьев самого черенка. Полив на этом этапе служит для поддержания тургора и влажности вокруг черенка, а не для обеспечения корневой зоны водой как таковой.
• Активно растущий посадочный материал в лотках на 72 или 50 ячеек: Kc = 0,4–0,6. По мере развития корней и увеличения площади листьев потребление воды растением возрастает. Почвенная смесь по-прежнему представляет собой основной резервуар, но полив должен обеспечивать пополнение корневой зоны чаще, чем на стадии размножения.
• Надежный складской запас контейнеров объемом от 1 до 5 галлонов: Kc = 0,6–0,9. Взрослые саженцы в больших контейнерах имеют значительную корневую массу и крону, а потребление воды в расчете на одно растение приближается к показателям саженцев, выращенных в полевых условиях.

Выбор значения Kc для конкретной культуры требует знания особенностей строения устьев, индекса листовой поверхности и характера распределения корней у данного вида. У древесных декоративных кустарников значение Kc обычно находится в диапазоне 0,4–0,7 в период активного роста; у травянистых почвопокровных растений (однолетних и многолетних, выращенных из рассады) оно колеблется от 0,7 до 0,9 из-за высокого соотношения площади листьев к объему корней.

Для заведующего питомником, использующего планирование полива на основе эвапотранспирации, глубина подаваемой воды за одно орошение составляет:

Приложенная вода (мм) = (ETc / IE) × Коэффициент

где IE эффективность орошения (обычно 0,75–0,85 для систем микроорошения на стеллажах) и Фактор Это коэффициент запаса прочности, учитывающий неравномерное распределение (часто устанавливается на уровне 1,1–1,2, чтобы гарантировать, что нижние 25% поверхности скамьи получают достаточное количество воды).

Например, в день с ETo = 4,0 мм и при использовании линейного мульчирования с Kc = 0,5, ETc = 2,0 мм/день. При IE = 0,80 и коэффициенте 1,15 требуемая глубина полива составляет 2,0 / 0,80 × 1,15 ≈ 2,9 мм. При скорости полива дождевальным аппаратом 10 мм/ч это соответствует времени полива приблизительно 17,4 минуты.

Интеграция метеостанций стала стандартом в крупных коммерческих питомниках, где расположенные на территории питомника метеорологические станции непрерывно передают данные в систему управления поливом. Для предприятий, не имеющих собственных метеорологических станций, это может быть устаревшим решением. Ирригационная ассоциация Сервисы эталонных данных по испарению (ET) предоставляют ежедневные значения испарения (ETo) по почтовому индексу или координатам GPS для операций в Северной Америке, а база данных FAO CLIMWAT предоставляет долгосрочные средние значения испарения (ETo) для целей планирования в других регионах.

Питомники, внедрившие планирование полива на основе эвапотранспирации (ЭТ), обычно сообщают о сокращении потребления воды на 15–30% по сравнению с планированием по времени, а также об одновременном улучшении показателей качества урожая (более равномерный рост, снижение стрессовых заболеваний) благодаря более точному согласованию орошения с фактической потребностью растений. Капитальные вложения в метеостанции и контроллеры орошения с интеграцией ЭТ обычно окупаются в течение 12–24 месяцев за счет экономии воды и энергии.

Предотвращение засорения микроспринклеров: геометрия водоподготовки и фильтрации.

Диаметры отверстий микрофорсунок в диапазоне 0,8–2,4 мм представляют собой значительную опасность засорения при неоптимальном качестве воды. В питомниках, использующих воду из колодцев, поверхностных водоемов или повторно используемых для орошения стоков, твердые частицы, биологические загрязнители и осаждение растворенных минералов способствуют постепенному или внезапному засорению форсунок. Предотвращение засорения требует многоуровневого подхода к очистке воды, сочетающего физическую фильтрацию, химическую обработку и гидравлическое проектирование.

Физическая фильтрация — это первая линия защиты. В микроирригации в питомниках используются два основных типа фильтров: сетчатые и дисковые. В сетчатых фильтрах вода проходит через мелкоячеистую сетку, которая задерживает частицы размером больше ячейки; в дисковых фильтрах используются стопки рифленых дисков, которые образуют извилистый путь, задерживая частицы между поверхностями дисков.

Выбор размера ячейки фильтра для микроспринклеров требует соответствия размера отверстия фильтра наименьшему диаметру сопла в системе. Как правило, размер ячейки фильтра должен составлять приблизительно 1/10 диаметра наименьшего диаметра сопла, чтобы обеспечить адекватную защиту без чрезмерных потерь давления. Для сопла с диаметром 200 микрон (отверстие 0,20 мм) сетка с размером ячейки 20 меш (приблизительно 850 микрон) недостаточна — она пропускает частицы, которые могут немедленно засорить сопло. Правильный выбор — сетка с размером ячейки 150–200 меш и размером отверстий приблизительно 100–75 микрон. В ассортименте микроспринклеров Sun-rainman с минимальным диаметром отверстия 0,8 мм рекомендуется использовать фильтр с размером ячейки 120 меш в качестве минимального стандарта.

Для форсунок с диаметром отверстия 100 микрон (0,10 мм), используемых в распылительных форсунках туманного типа для камер размножения, фильтрация должна быть не менее 200 меш (75 микрон). При таком уровне фильтрации перепад давления на фильтре становится значительным — сетка с размером ячейки 200 меш при расходе 100 л/ч может создавать потери давления в 0,2–0,5 бар по мере накопления частиц на сетке. Эта потеря давления сама по себе является сигналом засорения: когда перепад давления на сетчатом фильтре превышает 0,3 бар, должна автоматически запускаться обратная промывка с помощью электронного датчика перепада давления, подключенного к контроллеру орошения.

Отстойники служат первичной стадией очистки поверхностных вод с высоким содержанием взвешенных твердых частиц перед механической фильтрацией. Принцип работы отстойника заключается в следующем: Закон Стокса для удаления частиц песка и ила под действием силы тяжести:

Vs = (g × (ρp − ρw) × d²) / (18 × μ)

где Против – это скорость осаждения (м/с), г — ускорение свободного падения (9,81 м/с²), ρp — это плотность частиц (приблизительно 2650 кг/м³ для кварцевого песка), пв — плотность воды (1000 кг/м³), д — диаметр частицы (м), и м — это динамическая вязкость воды (приблизительно 1,0 × 10⁻³ Па·с при 20 °C).

Для частицы песка размером 100 микрон (0,0001 м), оседающей в воде при 20°C, скорость осаждения составляет приблизительно 0,007 м/с — это означает, что частица оседает со скоростью 7 мм в секунду, или около 0,42 м в минуту. Отстойник с глубиной воды 1,5 м и теоретическим временем пребывания 3 минуты удалит приблизительно 98% частиц диаметром более 100 микрон, но будет неэффективен для удаления частиц размером менее 50 микрон (которые остаются во взвешенном состоянии и требуют химической флокуляции или фильтрации через фильтрующие материалы).

Фильтры с фильтрующим материалом (песочно-антрацитовые фильтры) предназначены для удаления частиц размером менее 50 микрон, которые экономически нецелесообразно улавливать в отстойниках. Фильтр с фильтрующим материалом правильного размера, содержащий песок с эффективным размером частиц 0,5–1,0 мм, удаляет частицы размером примерно до 20–30 микрон при расходе, характерном для систем орошения в питомниках (1–5 м³/ч).

Химическая обработка решает проблему образования минеральных отложений и биологического загрязнения. Образование отложений карбоната кальция (кальцита) происходит при использовании воды с высокой щелочностью и жесткостью в микроорошении. Индекс насыщения карбоната кальция можно оценить с помощью индекса насыщения Ланжелье (LSI). Когда LSI положительный (обычно выше +0,5), карбонат кальция выпадает в осадок на поверхностях, включая отверстия микродождевателей. Практическим решением является введение кислоты для снижения pH поливной воды до 6,0–6,5, при котором карбонат кальция остается в растворе. Распространены системы введения серной или лимонной кислоты; скорость введения кислоты контролируется контуром обратной связи датчика pH, поддерживающего заданное целевое значение pH.

Железоокисляющие бактерии (Галлионелла и Сидерфага Бактерии рода Fe²⁺ представляют собой особую опасность биологического обрастания в системах орошения питомников, использующих грунтовые воды с концентрацией железа выше 0,5 мг/л. Эти бактерии окисляют растворенный Fe²⁺ до Fe³⁺, образуя желеобразную биопленку ржаво-коричневого цвета, которая быстро забивает отверстия микродождевиков. Для борьбы с ними требуется хлорирование (непрерывная подача 1–2 мг/л свободного хлора) или периодическое шоковое хлорирование (10–20 мг/л в течение 30 минут с последующей промывкой). Биологическое обрастание особенно коварно, поскольку оно может развиваться внутри боковых линий и корпусов микродождевиков даже при достаточной фильтрации на уровне отверстий, так как бактерии колонизируют внутренние поверхности, а затем отслаиваются в виде агрегатных частиц, которые оседают ниже по течению.

В руководстве Sun-rainman по совместимости качества воды приводятся подробные рекомендации по обработке воды для решения конкретных проблем, характерных для основных регионов выращивания саженцев, на основе данных, полученных в рамках программы OEM-производителей в 76 странах.

Стандарты качества посадочного материала для питомников: классификации Министерства сельского хозяйства штата Юта и ANSI Z60.1.

Равномерность орошения напрямую влияет на качество производимого посадочного материала. Два стандарта определяют терминологию классификации, наиболее актуальную для североамериканского питомниководства: АНСИ Z60.1 (Американский стандарт для посадочного материала питомников), опубликованный Американской ассоциацией питомников и ландшафтного дизайна (ANLA), и правила классификации посадочного материала питомников, разработанные Департаментом сельского хозяйства и продовольствия штата Юта (UDAF).

Стандарт ANSI Z60.1 устанавливает общепризнанную на национальном уровне систему классификации посадочного материала для питомников, продаваемого в Соединенных Штатах, определяя минимальные критерии качества для трех категорий: № 1, № 2 и № 3 (при этом обозначение «Fancy» является сверхпремиальным для посадочного материала категории № 1, превосходящего все минимальные требования на определенный предел). Стандарт классифицирует посадочный материал по категориям, включая лиственные теневые деревья, лиственные кустарники, лиственные вечнозеленые растения, хвойные вечнозеленые растения и почвопокровные растения. В каждой категории критерии классификации определяют минимальные требования к:

• Каллоуэй или штангенциркуль (диаметр ствола, измеренный на высоте над корневой шейкой)
• Высота или ширина (в зависимости от особенностей роста)
• Размер корневого кома относительно размеров надземной части растения.
• Структура ветвей (главный побег цел или имеет правильную форму ствола, распределение ветвей соответствует видоспецифическим критериям)

Для саженцев, выращиваемых в контейнерах, стандарт ANSI Z60.1 определяет размеры корневого кома в зависимости от размера контейнера (например, контейнер № 1 [приблизительно 6 литров] должен иметь корневой ком, соответствующий определенным требованиям к глубине и диаметру), при этом корневой ком представляет собой корневую массу субстрата, извлеченную из контейнера в неповрежденном виде на момент оценки качества.

Взаимосвязь между равномерностью орошения и качеством продукции проявляется по двум направлениям. Во-первых, неравномерное орошение приводит к вариациям в размерах растений внутри производственного блока. На посадочном участке, где коэффициент DU ниже 0,75, будет наблюдаться смесь растений, соответствующих требованиям первого сорта, и растений, относящихся ко второму сорту или отбракованных — даже несмотря на то, что все растения получали одинаковое питание, субстрат и сорт. Такая неоднородность качества снижает эффективность пакетной уборки урожая и увеличивает накладные расходы на продажу.

Во-вторых, неравномерность полива влияет на соотношение корней и побегов, что является критически важным показателем качества для растений, выращиваемых в контейнерах. У растений, получающих меньше воды, чем в среднем, соотношение корней и побегов, как правило, выше оптимального — это означает, что корневая система пропорционально больше надземной части, что обычно считается нежелательным для посадочного материала в питомнике, поскольку это указывает на то, что растение вложило непропорционально больше ресурсов в корни, потребляющие воду, в ущерб товарной надземной части (структура ветвей, плотность листвы, цветение). У растений, получающих больше воды, чем в среднем, соотношение корней и побегов, как правило, ниже, а рост мягкий, сочный, что не соответствует требованиям зимостойкости для целевой зоны зимостойкости растений USDA.

Развитие водяных побегов (водяных глазков или побегов-присосок) — еще один параметр качества, связанный с орошением. Водяные побеги — это энергичные, вертикально ориентированные побеги, возникающие из спящих почек на стволе или основных ветвях древесных растений. Они нежелательны в декоративных питомниках, поскольку образуют структурно слабые прикрепления к материнскому стеблю и создают несбалансированную форму кроны. Чрезмерное орошение — особенно частое, обильное орошение, поддерживающее постоянно высокую влажность субстрата, — способствует развитию водяных побегов, сигнализируя системе гормональной регуляции растения о наличии большого количества воды (низкое содержание абсцизовой кислоты, высокая активность цитокининов). Контролируемое, циклическое орошение, позволяющее влажности субстрата снижаться примерно до 50% от полевой влагоемкости между поливами, подавляет развитие водяных побегов, поддерживая сигналы умеренного дефицита влаги.

Он Департамент сельского хозяйства штата Юта Система классификации посадочного материала в питомниках повторяет, а в некоторых случаях и дополняет стандарт ANSI Z60.1, с дополнительными требованиями, специфичными для условий выращивания в межгорном регионе Запада США, — включая документацию по морозостойкости для видов, предназначенных для зон 4–6 Министерства сельского хозяйства США в штате Юта, и особые требования к оценке развития корневой системы на момент продажи. Стандарты классификации штата Юта также содержат информацию о минимальном содержании влаги в субстрате на момент продажи для посадочного материала в контейнерах — посадочный материал, который демонстрирует видимое увядание или отслаивание субстрата от стенок контейнера на момент проверки классификации, соответственно понижается в рейтинге.

Для руководителей питомников, использующих микродождевальное орошение на рассадных грядках, практическим следствием является то, что измерения равномерности распределения следует рассматривать как параметр контроля качества, интегрированный в систему управления производством, а не просто как фактор, учитываемый при проектировании гидравлической системы. Регулярное тестирование равномерности распределения с использованием водосборных баков на репрезентативных грядках — как минимум в начале каждого производственного цикла и после любых изменений в ирригационной инфраструктуре — предоставляет данные, необходимые для объективной корректировки ирригационной системы до того, как будут скомпрометированы результаты качества.

Компания Sun-rainman предоставляет техническую документацию для операторов питомников, стремящихся разработать протоколы тестирования содержания DU в своих помещениях, включая шаблоны размещения контейнеров для сбора пыли, расчетные таблицы для коэффициентов CU и DU, а также рекомендуемые пороговые значения, основанные на минимальном стандарте коэффициента DU 0,75 для коммерческого выращивания рассады в питомниках.

Программы OEM для предприятий по выращиванию рассады

Крупные питомники и интеграторы ирригационных систем часто нуждаются в индивидуальных конфигурациях микроспринклеров, отличающихся от стандартных предложений из каталога. Сервисное обслуживание OEM-производителей от Sun-rainman удовлетворяет эти потребности, предлагая:

• Размеры отверстий форсунок на заказ — для точного подбора расхода воды в соответствии с конкретным субстратом и потребностью растений в воде.
• Фирменные корпуса и опоры для спринклеров — в цветах, соответствующих фирменному стилю заказчика, с нанесением логотипа.
• Модифицированные схемы распыления — схемы частичного круга (180°, 240°) для краевых площадок и грядок неправильной формы.
• Альтернативные материалы — УФ-стабилизированный ацеталь или нейлон, армированный стекловолокном, для установок с агрессивным химическим составом воды или высоким уровнем солнечного излучения.

Минимальный объем заказа для модификации микроспринклеров под заказ составляет 5000 штук на вариант, а сроки выполнения заказа — от 3 до 5 недель с момента утверждения образца до первой отгрузки. Компания Sun-rainman реализовала OEM-программы для дистрибьюторов ирригационного оборудования в 76 странах, охватывающие как жилые, так и коммерческие объекты.

Энергосбережение: микроорошение низким давлением

На предприятиях по выращиванию рассады, где насосы работают 10–16 часов в день, наблюдаются значительные затраты энергии. Способность микродождевиков работать при давлении 1,5–2,0 бар — по сравнению с 3,0–4,5 бар для обычных распылительных головок — напрямую приводит к экономии энергии насосов. При расходе 50 м³/сутки и снижении давления на 1,5 бар годовая экономия электроэнергии превышает 2000 кВт·ч на гектар орошаемой площади.

Экономия энергии обусловлена ​​фундаментальной зависимостью между гидравлической мощностью, давлением и расходом: Гидравлическая мощность (кВт) = Давление (кПа) × Расход (л/с) / 1000. Снижение рабочего давления с 3,0 до 1,5 бар при сохранении эквивалентного расхода уменьшает требуемую гидравлическую мощность примерно на 50% при условии постоянной эффективности насоса. За полный производственный год это может означать экономию тысяч долларов на электроэнергии для среднего по размеру предприятия по выращиванию рассады.

Для дополнительной оптимизации энергопотребления см. Ирригационная ассоциация (IA) Рекомендации по передовой практике в области низконапорных распределительных систем, а также Калифорнийское партнерство по повышению эффективности использования воды Примеры из практики экономии энергии при использовании микроирригации.

Об авторе
Команда «Сан-Рейнман» — Юяо, завод ирригационного оборудования «Сан-Рейнман».

Компания Yuyao Sun-rainman была основана в 2005 году и почти два десятилетия посвятила углублению своих знаний в области водосберегающего орошения. Наш головной офис расположен в городе Юяо, Нинбо, провинция Чжэцзян, а производственная площадь составляет 6800 квадратных метров. Компания поставляет ударные дождеватели, капельницы, фитинги и системы микрораспыления для сельскохозяйственных и садоводческих предприятий в 76 странах мира.

Мы начинали с небольшой мастерской по изготовлению отдельных компонентов для дождевальных установок. За годы работы мы создали полную линейку продукции: от резьбовых фитингов и электромагнитных клапанов до интегрированных систем капельного и микрораспыления, потому что наши клиенты постоянно запрашивали больше. Именно этот переход от отдельных компонентов к комплексным системам определяет наш сегодняшний подход к ирригации: практичный, основанный на реальных данных и опыте, полученном в полевых условиях от дилеров и фермеров.

Наша миссия проста — прибыльно поставлять продукцию, которая способствует развитию интеллектуального орошения и поддерживает устойчивое будущее.

Фейсбук | Инстаграм