Hệ thống tưới tiêu: Chúng là gì và tại sao bạn cần một hệ thống
Hệ thống tưới tiêu là một thành phần quan trọng trong quản lý trang trại hiện đại tối ưu hóa chất lượng và sản lượng cây trồng.
Một số vùng trồng trọt năng suất cao nhất phát triển mạnh trên sa mạc nhờ có hệ thống tưới tiêu. Ví dụ, Quận Yuma, Arizona, về mặt địa lý là một phần của Sa mạc Sonoran. Tuy nhiên, nông dân của Quận Yuma thu hoạch hơn 90% rau diếp và cây họ cải mùa đông của Hoa Kỳ từ các cánh đồng được tưới 100% bởi Sông Colorado. Tuy nhiên, do nguồn nước bị thu hẹp, nông dân đang tìm kiếm các giải pháp quản lý trang trại kỹ thuật số để tối ưu hóa hệ thống tưới tiêu mà họ sử dụng. Các giải pháp quản lý trang trại hiện đại như AGRIVI giám sát tất cả các loại hệ thống tưới tiêu đồng ruộng, bất kể phương pháp tưới tiêu, dịch vụ tưới tiêu, hệ thống hay công nghệ tưới tiêu được sử dụng.
Đi sâu vào các loại hệ thống khác nhau hoặc bỏ qua để xem lợi ích của chúng bằng cách sử dụng mục lục bên dưới.
Hệ thống thủy lợi là gì?
Bản thân hệ thống tưới tiêu là sự cung cấp độ ẩm nhân tạo vì lợi ích của việc trồng trọt. Canh tác không có thủy lợi được coi là canh tác nhờ nước trời và thường được gọi là canh tác trên đất khô hạn.
Do đó, các hệ thống thủy lợi chỉ đơn giản là phương pháp mà người nông dân sử dụng để vận chuyển nước từ nguồn đến các cánh đồng canh tác của họ. Nước tưới đến từ các nguồn nước ngầm, chẳng hạn như tầng ngậm nước, suối và giếng, hoặc nguồn nước mặt, chẳng hạn như sông, ao hoặc hồ. Các giải pháp quản lý trang trại hiện đại như AGRIVI giám sát tất cả các loại hệ thống tưới tiêu đồng ruộng, bất kể phương pháp tưới tiêu, dịch vụ tưới tiêu, hệ thống hay công nghệ tưới tiêu được sử dụng.
Lịch sử và sự phát triển của hệ thống thủy lợi
Hệ thống thủy lợi phát triển song hành với sự tiến bộ của nông nghiệp và nền văn minh nhân loại.
Bằng chứng sớm nhất về hệ thống thủy lợi có từ năm 6000 trước Công nguyên. và Thung lũng Jordan, một phần của khu vực thường được gọi là Cái nôi của nền văn minh. Bất cứ nơi nào nền văn minh phát triển mạnh, con người đều xây dựng những con đập cổ xưa, hồ chứa nước và hệ thống kênh dẫn nước phức tạp. Ở châu Mỹ, người Aztec đã tạo ra hàng dặm hệ thống dẫn nước để dẫn nước đến các cánh đồng canh tác của họ.
Công nghệ tưới tiêu hiện đại được cho là đã bắt đầu với sự phát triển của Lưu vực Great Salt Lake của Utah vào giữa những năm 1800. Giữa những năm 1890 và cuối thế kỷ 21, diện tích được tưới tiêu ở Hoa Kỳ đã tăng từ dưới 3 triệu mẫu Anh lên hơn 58 triệu mẫu Anh.
5 loại hệ thống tưới tiêu mà nông dân hiện đang sử dụng
Có năm loại hệ thống thủy lợi chính được nông dân sử dụng.
- Tưới bề mặt (còn gọi là tưới ngập hoặc tưới rãnh)
- Tưới nhỏ giọt hoặc vi mô
- Tưới phun mưa
- Trung Tâm Thủy Lợi Pivot
- Tiểu thủy lợi
Hệ thống tưới bề mặt
Hệ thống tưới tiêu bề mặt, hay lũ lụt, là phương pháp tưới tiêu sớm nhất của con người.
Một hệ thống thủy lợi bề mặt làm ngập một cánh đồng canh tác bằng dòng chảy, điển hình là từ một nguồn nước như kênh. Ruộng được xếp dốc dần (hoặc thậm chí có thể là ruộng bậc thang) cách xa nguồn nước, do đó nước di chuyển qua toàn bộ khu vực. Các loại cây trồng thường được trồng thành luống song song, vì vậy nước dễ dàng chảy xuống các rãnh giữa các rễ cây.
Tưới theo rãnh khác với tưới theo lũ, chỉ khác là việc lắp đặt hệ thống tưới được thực hiện bằng cách sử dụng các đường ống hoặc vòi để dẫn nước ra khỏi nguồn ban đầu.
Hệ thống tưới nhỏ giọt hoặc vi mô
Trong hệ thống tưới nhỏ giọt hoặc vi thủy lợi, nước chảy qua một mạng lưới các đường ống đặt trên mặt đất ngay cạnh vùng rễ của cây. Bộ phát nhỏ giọt chậm hoặc đầu vòi phun siêu nhỏ cung cấp nước. Vì hệ thống tưới nhỏ giọt cung cấp nước rất chính xác nên chúng sử dụng ít nước hơn các phương pháp tưới khác.
Hệ thống tưới nhỏ giọt hoặc vi tưới không cần nhiều áp lực để chạy. Do đó, chúng có thể được sử dụng với áp suất nước thấp. Hệ thống tưới nhỏ giọt tương đối mới nhưng đang mở rộng nhanh chóng, đặc biệt là trong sản xuất cây trồng đặc sản như rau và trái cây. Tuy nhiên, nông dân ở những khu vực có hàm lượng sắt cao nên tránh sử dụng hệ thống tưới nhỏ giọt và tưới nhỏ giọt do tắc nghẽn bộ phát.
Hệ thống tưới phun mưa
Hệ thống tưới phun mưa sử dụng hệ thống nước áp lực để đưa nước qua các đầu phun. Áp suất đạt được từ một máy bơm.
Hệ thống tưới phun sương có thể là hệ thống cố định hoặc di động. Ngoài ra, có thể sử dụng nhiều loại đầu phun và đầu tưới khác nhau. Điều này tạo ra sự linh hoạt trong phạm vi phủ sóng và kiểu phun.
Hệ thống tưới xoay
Hệ thống tưới xoay, hoặc hệ thống tưới trục trung tâm (CPI), về mặt kỹ thuật là một loại hệ thống phun nước. Nhưng chúng có đủ các tính năng độc đáo và đủ phổ biến để đảm bảo một danh sách riêng.
Hệ thống tưới trục cung cấp nước trong một khu vực hình tròn trên một cánh đồng. Các ống bên được treo trên các cấu trúc mặt đất (tháp). Đầu tưới được gắn dọc theo đường ống hoặc từ các đầu ống treo. Các nhịp tưới trục thường dài hơn 1000 feet.
Mặc dù các hệ thống CPI được sử dụng cho hầu hết mọi loại cây trồng không phát triển cao hơn trục chính, nhưng chúng thường được sử dụng cho các hoạt động có diện tích lớn hơn do chi phí của chúng. Do đó, nông dân thường sử dụng hệ thống CPI trong các loại cây trồng như khoai tây, ngũ cốc nhỏ, đậu nành, ngô và cây thức ăn gia súc (như cỏ linh lăng).
Hệ thống nước tưới phụ
Tưới phụ là một phương pháp cung cấp nước cho cây trồng bên dưới bề mặt đất. Nước có thể được cung cấp thông qua một loạt các đường ống và rãnh hoặc thậm chí sử dụng băng tưới nhỏ giọt được chôn vào thời điểm trồng cây.
Các hệ thống nước tưới phụ không được sử dụng phổ biến như các hệ thống tưới tiêu khác nhưng đang ngày càng phổ biến vì chúng không lãng phí nước và dễ sử dụng.
Tầm quan trọng của hệ thống tưới tiêu đối với chuỗi cung ứng thực phẩm của chúng ta
Trên toàn cầu, các hệ thống thủy lợi rất quan trọng đối với sản xuất lương thực và đảm bảo con người có đủ ăn.
Đất nông nghiệp được tưới tiêu chỉ chiếm 20% tổng diện tích đất canh tác nhưng đóng góp 40% sản lượng lương thực trên toàn thế giới. Hơn nữa, nông nghiệp có tưới ít nhất “có năng suất cao gấp đôi trên một đơn vị đất so với nông nghiệp nhờ nước mưa, do đó cho phép tăng cường thâm canh sản xuất và đa dạng hóa cây trồng”, theo một báo cáo của Ngân hàng Thế giới.
Nhưng vì nước rất quan trọng đối với sản xuất cây trồng nên nông dân sử dụng nó rất nhiều.
Ở Bắc Mỹ, sản xuất lương thực nông nghiệp tiêu thụ 80% lượng nước tiêu thụ của Hoa Kỳ từ năm 1960 đến 1995, nhiều hơn bất kỳ ngành nào khác. Và trên toàn cầu, nông nghiệp sử dụng 70% lượng nước ngọt sẵn có trên thế giới.
Trong khi đó, biến đổi khí hậu đang làm thay đổi và tăng cường chu kỳ nước tự nhiên, dẫn đến thời kỳ hạn hán kéo dài và nghiêm trọng hơn và nhiệt độ tăng lên. Khoảng thời gian 22 năm từ năm 2000 đến năm 2021 là thời kỳ khô hạn nhất trong 1200 năm qua, theo một nghiên cứu vào tháng 3 năm 2022 do Nature Climate Change công bố.
Dân số ngày càng tăng – đặc biệt là ở các quốc gia đang phát triển – đang thúc đẩy nhu cầu sử dụng nhiều nước hơn. Các chuyên gia dự đoán rằng nông nghiệp sẽ chịu gánh nặng của cuộc khủng hoảng nước.
- Các chuyên gia dự báo nhu cầu trong tương lai o cần tới 25 đến 40% lượng nước được phân bổ lại từ nông nghiệp cho các nhu cầu cao hơn. (Ngân hàng quốc tế)
- Những thách thức về nước sẽ tác động mạnh đến nông nghiệp, gây gián đoạn thị trường và thương mại, đồng thời gây nguy hiểm cho an ninh lương thực toàn cầu. Đông Bắc Trung Quốc, Tây Bắc Ấn Độ và các bang Tây Nam sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. (OECD)
- Châu Âu đang hướng tới những đợt hạn hán nghiêm trọng hơn vào mùa hè. Dãy núi Alps, Pháp, Địa Trung Hải và Bán đảo Iberia có nguy cơ gia tăng hạn hán vào mùa hè khắc nghiệt hơn 50%. (WeForum)
Tiết kiệm nước thúc đẩy sự bùng nổ trong hệ thống tưới tiêu và công nghệ tưới tiêu
Do nhu cầu lương thực ngày càng tăng nhưng lượng nước cung cấp ngày càng giảm, nông dân đang tìm kiếm những cách mới để sử dụng nước hiệu quả hơn. Trong một số trường hợp, nông dân sẽ không nhận được các khoản giao nước hàng năm theo truyền thống do trữ lượng nước bị thu hẹp.
Những trang trại chưa kết hợp hệ thống tưới tiêu, dựa vào độ ẩm do mưa cung cấp, đang khám phá các lựa chọn của họ. Đồng thời, nông dân sử dụng các phương pháp sử dụng nhiều nước như tưới bề mặt đang chuyển sang các hệ thống hiệu quả hơn, như tưới nhỏ giọt.
Công nghệ thế hệ tiếp theo trong quản lý hệ thống tưới tiết kiệm nước
Trong khi đó, công nghệ mới đang kết hợp dữ liệu, quản lý phần mềm và phần cứng thế hệ tiếp theo để cung cấp cho nông dân những công cụ tốt hơn để quản lý nhu cầu tưới nước cho trang trại của họ.
Công nghệ mới cho hệ thống tưới bao gồm:
- Hình ảnh trên không từ vệ tinh hoặc máy bay không người lái đo độ ẩm của đất
- Đầu dò độ ẩm đất không dây thu thập dữ liệu về nhu cầu độ ẩm
- Trạm thời tiết theo dõi gió, độ ẩm, tốc độ bay hơi và lượng mưa
- Đầu dò và màn hình đo tốc độ thoát hơi nước của nhà máy
- Công nghệ tỷ lệ thay đổi kết nối với độ ẩm của đất và cây trồng với hệ thống tưới cho phép sử dụng nước chính xác khi nào và ở đâu cần thiết
Các hệ thống nước hiệu quả hơn giúp giảm dấu chân nước của nông dân và giảm hóa đơn tiền nước của họ. Ví dụ, theo USDA, một nghiên cứu ở High Plains cho thấy việc chuyển đổi hệ thống tưới áp suất cao sang áp suất thấp có thể giúp tiết kiệm tới 66 đô la cho mỗi mẫu Anh. Và 1ss đối với nước, vì vậy họ phải tận dụng tốt hơn những gì họ có. Và bởi vì các hệ thống hiệu quả hơn sẽ giúp họ tiết kiệm tiền trong khi giảm lượng nước tiêu thụ.
Giảm Lượng Nước Sử Dụng Trong Trang Trại Của Bạn Với Phần Mềm Quản Lý Trang Trại Agrivi
Quan tâm đến việc khám phá cách bạn có thể giảm dấu chân nước của trang trại cho dù bạn sử dụng loại hệ thống tưới tiêu nào? AGRIVI và các dịch vụ tư vấn dành riêng cho trang trại của chúng tôi có thể giúp ích. Mỗi lần bạn tưới, AGRIVI theo dõi dữ liệu của bạn và ghi lại lượng nước đã sử dụng và chi phí phát sinh. Các phân tích của AGRIVI cung cấp lượng nước sử dụng cho mỗi vụ mùa và trên cánh đồng và có thể được xem hàng ngày, cho phép đưa ra quyết định theo mùa sáng suốt hơn trong việc tạo lịch trình tưới nước của bạn.
Sẵn sàng để bắt đầu hiệu quả hơn với các hệ thống tưới tiêu của bạn?
