Le gocce di irrigazione più basse consentono di risparmiare acqua ed energia

L'autore è professore associato nel dipartimento di ingegneria dei sistemi biologici situato presso il Centro di ricerca e estensione dell'agricoltura irrigua a Prosser, Washington

LEPA utilizzato su un raccolto a file utilizzando calze a trascinamento per ridurre al minimo l'erosione degli argini dei solchi che limitano il movimento dell'acqua nei solchi.

Quando furono introdotti per la prima volta i perni centrali, utilizzavano irrigatori a impatto ad alta pressione sulla parte superiore del tubo. Questi irrigatori avevano bisogno di 40-60 libbre per pollice quadrato (psi) per funzionare correttamente, erano distanziati da 20 a 30 piedi l'uno dall'altro e l'efficienza dell'applicazione di irrigazione era di circa il 60 percento, come misurato dai test catch-can.

Attualmente, la maggior parte dei perni centrali utilizza l'applicazione a spruzzo a media elevazione (MESA). Questi irrigatori in genere utilizzano regolatori di pressione da 15 a 20 psi, sono distanziati molto più vicini tra loro a circa 10 piedi l'uno dall'altro e l'efficienza dell'applicazione di irrigazione viene misurata regolarmente tra l'80 e l'85 percento circa.

L'applicazione di precisione a bassa energia (LEPA) e l'applicazione a spruzzo a bassa elevazione (LESA) fanno un ulteriore passo avanti per utilizzare regolatori di pressione da 6 a 10 psi, le gocce dell'irrigatore sono distanziate di 5 piedi o meno e l'efficienza dell'applicazione di irrigazione è migliorata a circa 96 percentuale misurata dai test catch-can senza una copertura del raccolto. L'abbassamento delle gocce dell'irrigatore migliora l'efficienza e consuma meno energia; tuttavia, sono necessarie più gocce per distribuire uniformemente l'acqua.

LEPA è una modifica alla configurazione dell'irrigatore su perni centrali o movimenti lineari che riduce al minimo l'evaporazione e le perdite dovute alla deriva del vento facendo scorrere (gocciolando) l'acqua direttamente sulla superficie del suolo a pressioni molto basse, risparmiando una notevole energia di pompaggio e acqua.

LESA è una modifica simile, ma utilizza uno spruzzatore sospeso o una testina di spruzzatura per distribuire l'acqua per applicarla in modo leggermente più uniforme rispetto a LEPA e consente anche all'acqua di infiltrarsi nel terreno più tempo. Di conseguenza, ha meno problemi con la non uniformità, la germinazione delle colture o con la stagnazione e il deflusso rispetto alla LEPA. Pertanto, può essere più flessibile di LEPA con un'ampia varietà di colture, orientamenti delle file e sistemi di lavorazione del terreno.

LESA operante in un campo di grano. La spaziatura ridotta elimina i tipici problemi di uniformità con MESA su spaziature più ampie a causa della copertura che interrompe il modello di applicazione. Sebbene la chioma sollevi periodicamente le teste, non sono stati osservati problemi di uniformità evidenti anche se i filari non erano piantati in cerchio.

Risparmio idrico misurato

I test sono stati eseguiti con lattine di cattura per valutare le differenze nell'efficienza dell'irrigazione e nell'uniformità di MESA rispetto a LESA. Questi test sono stati eseguiti 10 volte diverse, in condizioni meteorologiche diverse, e le lattine sono state scavate in modo tale che le aperture delle lattine fossero a livello della superficie del terreno. In questi esperimenti, una media dell'81% dell'acqua che ha lasciato gli ugelli MESA è stata raccolta nelle lattine di raccolta.

In confronto, una media del 96 percento dell'acqua che ha lasciato gli ugelli LESA è stata raccolta nelle lattine di raccolta. Queste differenze erano staticamente significative e si sono tradotte nel 18% in più di acqua che raggiunge il suolo con LESA rispetto a MESA. Queste differenze saranno probabilmente ancora maggiori quando gli irrigatori LEPA o LESA funzionano all'interno di una chioma di colture.

Gli irrigatori LESA avevano un'uniformità di distribuzione misurabilmente inferiore. Tuttavia, questo può essere di minore importanza poiché gli irrigatori sono abbastanza vicini tra loro che la capacità del terreno di spostare l'acqua lateralmente e la capacità delle radici delle colture di crescere verso l'acqua possono compensare questa mancanza di uniformità su piccola scala. Potrebbe essere paragonato a come un solco bagnato ogni 5 piedi (irrigando ogni altra fila su una distanza di 30 pollici) può irrigare adeguatamente un raccolto di fila. Le colture a radice profonda come l'erba medica sono particolarmente resistenti alla distribuzione dell'acqua non uniforme se la variazione è su piccola scala come quella di LEPA o LESA.

Esistono limitazioni

LEPA e, in misura minore, LESA, applicano la stessa quantità di acqua al terreno entro un raggio più piccolo e in un tempo inferiore rispetto a quello di un passaggio pivot. Di conseguenza, il rischio di deflusso dell'acqua è elevato nei campi con pendii ripidi e terreni stretti dove il deflusso è già un problema. Questi tipi di campi probabilmente non dovrebbero essere convertiti in LEPA o LESA senza prima apportare modifiche alle pratiche di lavorazione del terreno o di gestione dei residui che limitano l'elevato potenziale di deflusso. Il flusso inferiore per irrigatore significa anche che verranno utilizzate dimensioni dell'ugello più piccole in tutto il perno. Questi possono essere tappati più facilmente a meno che l'acqua non venga filtrata per particelle di detriti più piccole nell'acqua.

LEPA utilizzato su menta. Questa configurazione consente la riconversione in MESA per una migliore germinazione delle colture, se lo si desidera.

Risultati positivi del test

LEPA e LESA sono stati utilizzati con successo in Kansas e Texas per quasi 20 anni. Ciò è stato determinato dalla grave carenza d'acqua che hanno in queste aree. Ottenere più acqua nel terreno per gallone pompato si traduce in migliori rese e maggiori profitti.

Negli ultimi quattro anni sono in corso prove e progetti dimostrativi nel Pacifico nord-occidentale. In molte di queste prove, l'ultimo intervallo di un pivot è stato convertito in LESA o LEPA a scopo di confronto con il resto del pivot. Le colture coltivate includevano:fieno di timoteo, erba medica, semi di erba, fagioli, menta, mais da insilato, orzo, patate e grano. Nessun danno osservabile è stato arrecato ai raccolti trascinando le teste degli irrigatori attraverso nessuno dei raccolti.

Il feedback dei coltivatori è stato ampiamente positivo. Quasi tutti coloro che hanno visto la dimostrazione nelle loro fattorie si stanno espandendo a un maggiore utilizzo di LESA o LEPA. Soprattutto in Idaho, dove c'è stata una riduzione ordinata dal tribunale dei diritti sull'acqua, i coltivatori stanno iniziando a convertire i pivot in LESA. I coltivatori di menta hanno anche convertito i loro perni in LEPA a causa del vantaggio accessorio delle maggiori rese di olio di menta che sono probabilmente dovute all'acqua degli irrigatori che lavano l'olio di menta dalle foglie delle piante.

Nelle aree in cui i terreni sono particolarmente sabbiosi (meno in grado di spostare l'acqua lateralmente nel terreno) e/o se si coltivano colture con zone radicali particolarmente poco profonde, potrebbe essere necessario utilizzare una distanza più stretta (da 2,5 a 3 piedi) tra le gocce dell'irrigatore . È semplice cambiare la piastra di spruzzatura dell'irrigatore LESA. Spesso si tratta solo di capovolgerli per esporre una piastra diversa al getto dell'ugello; questo allarga il raggio bagnato. Un altro approccio è spruzzare l'acqua più verso l'alto in determinate fasi dello sviluppo della coltura per compensare potenziali problemi con l'uniformità della distribuzione dell'acqua.

Le perdite dovute alla deriva del vento sono abbastanza visibili sotto la sezione MESA e praticamente inesistenti nella sezione LESA dove le teste di irrorazione sono al di sotto della sommità della chioma del grano.

Potenziale per la condivisione dei costi

LEPA o LESA utilizzano più tubi flessibili, irrigatori e regolatori di pressione e, pertanto, esiste un costo dell'attrezzatura leggermente superiore stimato in circa $ 1.000 per campata, a seconda di una serie di fattori. Questi costi possono essere pagati nel tempo con il risparmio energetico della sola pompa, anche quando si considerano i costi di rilavorazione della pompa per renderla più efficiente a una pressione inferiore. I coltivatori che non hanno acqua a sufficienza e sono costretti a irrigare in deficit le loro colture realizzeranno il massimo vantaggio finanziario dalla conversione a LEPA o LESA poiché la loro capacità di fornire più acqua alle colture si tradurrà in rese e qualità delle colture migliori.

Quando tutti i costi fissi di proprietà della terra e delle attrezzature, semina, coltivazione e raccolta di un raccolto sono abbastanza costanti, migliori rese e qualità del raccolto possono comportare margini di profitto sproporzionatamente maggiori per il coltivatore. Inoltre, LEPA e LESA non solo avvantaggiano il coltivatore, ma possono anche avvantaggiare il pubblico in generale attraverso il risparmio idrico ed energetico.

Esistono diverse organizzazioni disposte a condividere i costi sui costi di conversione da MESA a LESA, a seconda di dove vivi. Questi includono gli sconti della Bonneville Power Administration attraverso la tua rete elettrica locale, l'USDA National Resource Conservation Service (NRCS) e possibilmente il tuo distretto di conservazione locale. Prima di iniziare a convertire i pivot, contatta queste organizzazioni e chiedi informazioni sui potenziali programmi di condivisione dei costi.

Questo articolo è apparso nel numero di febbraio 2017 di Hay &Forage Grower alle pagine 10 e 11.

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