Việc tưới tiêu cho cây rau có một lịch sử lâu dài, do thực tế rằng nước là nguồn tài nguyên hữu hạn. Sự nhấn mạnh vào việc có lượng nước thích hợp để cây trồng phát triển thành công tiếp tục gia tăng.
Theo Fairfax, có trụ sở tại Virginia Hiệp hội thủy lợi, việc tưới tiêu bắt đầu vào năm 6000 trước Công nguyên. Nó bắt đầu vào cùng thời điểm ở Ai Cập và Lưỡng Hà (Iraq và Iran ngày nay), sử dụng nước lũ sông Nile hoặc sông Tigris/Euphrates. Nước lũ xảy ra từ tháng 40 đến tháng 60 đã được chuyển hướng đến các cánh đồng trong XNUMX đến XNUMX ngày. Sau đó, nước được rút trở lại sông vào đúng thời điểm trong chu kỳ sinh trưởng.
Vào năm 1800 sau Công nguyên, diện tích đất được tưới tiêu trên toàn thế giới đạt gần 20 triệu mẫu Anh. Con số này so với ước tính khoảng 600 triệu mẫu Anh ngày nay.
Tiềm năng của hệ thống tưới phun mưa di động trong sản xuất cây trồng đã được công nhận sau Thế chiến thứ hai. Chất xúc tác là sự sẵn có ngày càng tăng của nhôm. Kim loại nhẹ bắt đầu thay thế các ống thép nặng và các phụ kiện làm bằng gang hoặc thép.
Tầm quan trọng của nhôm được thể hiện rõ qua số liệu thống kê trong thời kỳ này. Số liệu của chính phủ Mỹ tiết lộ rằng 1.25 triệu pound ống đã được lắp đặt ở Mỹ vào năm 1946. Đến năm 1955, con số này đã tăng lên 50 triệu pound.
Có bốn loại tưới chính: bề mặt (lũ và luống); vòi phun nước; nhỏ giọt; và dưới bề mặt. Các phương pháp bề mặt thường làm mất nhiều nước nhất do bay hơi và đã giảm dần mức độ phổ biến trong vài thập kỷ khi các hệ thống nhỏ giọt hiệu quả thay thế chúng.
Thế giới thực vật đã chứng kiến sự chuyển đổi sang tưới nhỏ giọt trong vài thập kỷ qua.
Tưới nhỏ giọt (còn được gọi là tưới nhỏ giọt hoặc tưới vi mô) cho phép kiểm soát chính xác lượng nước và phân bón bằng cách cho phép nước nhỏ giọt từ từ gần rễ cây thông qua mạng lưới van, đường ống, ống và bộ phát. Nuôi trồng nhựa là việc sử dụng kết hợp hệ thống tưới nhỏ giọt, lớp phủ polyetylen và luống cao. Theo các chuyên gia trong ngành, năng suất và khả năng sinh trưởng sớm nhất có thể đạt được trong sản xuất rau bằng cách kết hợp nuôi trồng nhựa với việc sử dụng cây trồng.
“Hầu hết những người trồng rau mà tôi làm việc đều có một số hình thức tưới tiêu,” cho biết Ron Goldy, nhà giáo dục khuyến nông cấp cao tại Đại học bang Michigan.
Goldy khởi xướng và vận hành Mạng lưới thủy lợi Tây Nam Michigan, một chương trình theo dõi độ ẩm đất trả phí theo dịch vụ cung cấp cho người trồng các thông số hàng tuần và lời khuyên về cách áp dụng tưới tiêu.
Goldy cho biết: “Tùy thuộc vào vụ mùa, hầu hết đều bị nhỏ giọt”. “Một số loại cây trồng không thích hợp để nhỏ giọt, chẳng hạn như ngô, cà rốt, cần tây, hành tây, đậu, khoai tây, dưa chua, đậu Hà Lan và những loại khác được trồng với mật độ cao.”
Theo Goldy, những lợi ích khác mà hệ thống nhỏ giọt mang lại bao gồm:
- Máy tưới nhỏ giọt cũng sử dụng đường dây nhỏ giọt để bón phân
- Băng bù áp đã cho phép sử dụng nhỏ giọt trên các vùng đồi núi
- Nhỏ giọt tốt hơn nhiều khi nói đến an toàn thực phẩm
- Nhỏ giọt giúp sử dụng nước và chất dinh dưỡng hiệu quả hơn
- Nhỏ giọt có thể hoạt động với áp suất và thể tích thấp hơn, do đó tốt hơn cho những người có sản lượng giếng thấp
- Nhỏ giọt giảm thiểu áp lực bệnh tật bằng cách không làm ướt lá và quả
- Người trồng có thể tưới nhỏ giọt mà vẫn có thể thực hiện các công việc khác trên đồng ruộng
- Nhỏ giọt dễ tự động hóa hơn
Goldy cho biết: “Thủy lợi là một trong những cách tốt nhất để giảm rủi ro đối với các loại cây trồng có giá trị cao, ngay cả ở bang có mực nước cao như Michigan”. “Tôi khuyến khích mọi người trồng rau có giá trị cao tưới theo cách nào đó, tốt nhất là tưới nhỏ giọt”.
Một cuộc khảo sát về các phương pháp tưới tiêu ở California của Hiệp hội kỹ sư xây dựng Mỹ thu thập thông tin về các phương pháp người trồng trọt sử dụng để tưới cho cây trồng của họ trong năm 2010. Kết quả được so sánh với các cuộc khảo sát trước đó để đánh giá xu hướng.
Theo kết quả nghiên cứu, từ năm 1972 đến năm 2010, diện tích trồng trọt đã tăng từ 15 lên 30% đối với vườn cây ăn quả và từ 6 lên 15% đối với vườn nho. Diện tích trồng rau vẫn tương đối ổn định, trong khi đó diện tích trồng hoa màu đã giảm từ 67% xuống 41% diện tích được tưới tiêu. Diện tích đất được tưới bằng phương pháp tưới khối lượng thấp (nhỏ giọt và phun nước siêu nhỏ) đã tăng khoảng 38%, trong khi diện tích đất được tưới bằng phương pháp bề mặt giảm khoảng 37%.
Theo USDA, bất chấp hy vọng về một đợt hạn hán do El Niño gây ra, nông dân California đang phải đối mặt với một năm hạn hán khác trong năm 2016. Ngay cả sau bốn năm hạn hán tồi tệ nhất được ghi nhận, sản lượng trang trại của California vẫn đạt mức kỷ lục 54 tỷ USD vào năm 2015, chiếm hơn một nửa tổng sản lượng nông nghiệp của cả nước. sản phẩm tươi sống. Nước ngầm đã giúp bù đắp lượng mưa thiếu hụt ở California, nhưng việc khai thác quá mức nước ngầm không thể tiếp tục kéo dài vô thời hạn.
Nông dân California đã ứng phó với hạn hán bằng cách bỏ hoang đất đai; chuyển sang trồng các loại cây trồng mang lại giá trị cao hơn trên một đơn vị nước; và chuyển đổi công nghệ tưới. Hầu hết đất trồng trọt ở California đều được tưới tiêu, vì vậy việc liên tục cải thiện hiệu quả tưới tiêu là chìa khóa để vượt qua hạn hán.
Hiệu quả sản xuất
David Zoldoske, giám đốc Trung tâm Công nghệ Thủy lợi (CIT) tại Đại học Bang California, Fresno, đã làm việc với những người trồng trọt về các vấn đề tưới tiêu trong 35 năm.
CIT được thành lập vào năm 1980, sau một trong những đợt hạn hán tồi tệ nhất trong lịch sử California (trước đợt hạn hán hiện tại) vào năm 1976-77.
Zoldoske cho biết cơ quan lập pháp của bang đã quyết tâm làm nhiều hơn nữa để cải tiến các phương pháp tưới tiêu ở California, cũng như việc sử dụng tưới nhỏ giọt đang dần trở nên phổ biến. Trung tâm đã phát triển phòng thí nghiệm thử nghiệm cùng với việc phát triển các sản phẩm tưới tiêu.
Ông nói: “Chúng tôi đã đi đầu trong việc thử nghiệm thiết bị tưới tiêu trong 35 năm qua.
Ông nói: “Chúng tôi làm việc với các thiết bị phát nhỏ giọt, băng nhỏ giọt để trồng rau, đồng thời chúng tôi cũng thực hiện nhiều nghiên cứu và đào tạo thực địa để áp dụng những gì chúng tôi học được và chia sẻ điều đó với người trồng trọt”. “Chúng tôi đã phát triển đến mức hiện đang thực sự thúc đẩy sự đổi mới với các công ty và sản phẩm tưới tiêu.”
Zoldoske nhớ lại những ngày trước khi có công nghệ nhỏ giọt khi “tất cả mọi thứ đều được tưới bằng vòi phun nước. Rau được trồng từ lâu bằng vòi phun. Nông nghiệp chính xác đã thay đổi tất cả những điều đó.”
Ông cho biết những thách thức ban đầu khi sử dụng hệ thống nhỏ giọt bao gồm việc tìm ra mức độ hiệu quả của nó và thời gian để hệ thống hoạt động. Việc xử lý kích thước lỗ trên bộ phát và giữ cho thuốc trừ sâu không làm hỏng băng nhỏ giọt cũng gặp phải.
Zoldoske cho biết: “Công nghệ này cho phép chúng tôi cải thiện đáng kể năng suất và hiệu quả bằng cách sử dụng băng nhỏ giọt trong sản xuất rau”.
Ông nhận thấy sự miễn cưỡng của một số người trồng trọt cảm thấy thoải mái với việc tưới phun mưa trước khi họ hiểu cách sử dụng nhựa để đáp ứng nhu cầu trồng trọt và thu hoạch.
Ông nói: “Với hệ thống nhỏ giọt, chúng tôi thực sự có thể quản lý lượng nước và phân bón được sử dụng nói chung. “Có sự hiểu biết tốt về việc quản lý độ sâu, việc sử dụng nhựa và bộ phát tốt hơn để có được tốc độ dòng chảy và khoảng cách phù hợp nhằm đạt được khả năng lọc được cải thiện.”
Ông cho biết việc sử dụng máy bay không người lái để viễn thám mang lại cái nhìn rõ hơn về hiệu quả của việc tưới tiêu trên đồng ruộng.
“Chúng tôi có thể xác định các điểm rò rỉ, cây trồng bị căng thẳng và xác định sớm nơi chúng tôi có thể gặp vấn đề về tưới tiêu, độ màu mỡ, đất và côn trùng. Nó có thể giúp khắc phục các vấn đề trong mùa sinh trưởng và cung cấp cho bạn thông tin đó sớm.”
Ngay từ vài năm trước, Zoldoske đã tham gia vào công việc sử dụng cảm biến để theo dõi chỉ số sinh dưỡng của những cánh đồng dưa rộng lớn.
“Một tuần hoặc 10 ngày sau, bạn có thể xem xét các khu vực khác nhau trên đồng ruộng với một số thông tin cơ bản và ra ngoài ước tính sản lượng cũng như quy mô của sản phẩm. Điều này đã giúp những người tiếp thị bán trước ruộng trước khi thu hoạch. Một số thông tin có thể được cung cấp mà chúng tôi đã biết từ 15 đến 20 năm trước.”
Ông nói, việc sử dụng công nghệ mới “là một quá trình tiến hóa”. “Chỉ vì một người đang làm điều đó không có nghĩa là nó được áp dụng rộng rãi. Chúng tôi bắt đầu thấy người trồng bơm không khí vào các đường nhỏ giọt và điều này giúp thông khí hóa nước trong vùng rễ, dẫn đến tăng năng suất. Chúng tôi đã chứng kiến lượng dưa bán trên thị trường tăng 15% trong XNUMX năm qua.”
Zoldoske cho biết người trồng trọt đang áp dụng nhiều biện pháp quản lý không cày xới hoặc cày tối thiểu, “vì vậy đất không bị xới đất nhiều nữa. Điều đó sẽ mang lại lợi ích cả về chi phí lẫn sức khỏe của đất. Mọi người đang chú ý nhiều hơn để đảm bảo đất càng khỏe mạnh càng tốt. Một số người đang trồng rau có độ mặn cao hơn, khiến một số diện tích đất đó phải chuyển sang trồng các loại cây trồng nhạy cảm với đất.”
Ông cho biết tình trạng thiếu lao động tiếp tục là một vấn đề, đặc biệt là cần có nhiều lao động lành nghề hơn để hiểu và vận hành các công cụ công nghệ mới nhất.
Ông nói: “Bạn cần ít lao động có tay nghề cao hơn khi tưới nhỏ giọt so với tưới bằng vòi phun nước. “Bạn đã từng di chuyển các vòi phun nước xung quanh bằng tay. Bây giờ có nhiều thông tin hơn. Toàn bộ giao tiếp không dây là một điểm cộng lớn. Nó cung cấp cho bạn thông tin về áp lực và dòng chảy tưới, tình trạng độ ẩm của đất, cùng với các chỉ số về gió và nước.
“Người trồng ngày nay có nhiều dữ liệu hơn trong tầm tay để đưa ra quyết định. Trong tương lai, chúng ta sẽ thấy nhiều dữ liệu hơn được thu thập từ hiện trường một cách thường xuyên, được điều khiển thông qua iPhone hoặc thứ gì đó.”
Cách tiếp cận thực tế của Drip
John Nye, chủ tịch và đồng sáng lập của St. Joseph, có trụ sở tại Michigan Lừa đảo, đã tham gia kinh doanh thủy lợi hơn 40 năm. Anh ấy đã làm việc với người trồng trọt Jim Demski, một trong những người trồng trọt đầu tiên ở phía tây nam Michigan sử dụng phương pháp nhỏ giọt.
Nye nói: “Họ đã trồng cà chua trong một thời gian dài bằng cách tưới phun nước lên trên chúng. “Điều sẽ xảy ra là họ sẽ có một số vết sẹo nhất định trên người. Anh ấy đã trồng cà chua được một thời gian dài - 15 năm hoặc hơn. Anh ta chỉ quay đô la chứ không kiếm được tiền. Anh ấy rất hào hứng với triển vọng của luống cao, màng, nhựa nhỏ giọt, nước cấp và chất dinh dưỡng vào hệ thống đó. Đó là một bước tiến lớn để làm tất cả điều đó cùng một lúc. Đó thực sự là cách tốt nhất để làm điều đó.
“Tôi đã làm việc trên nhiều lĩnh vực. Việc sản xuất của anh ấy diễn ra trên vùng đất bằng phẳng, anh ấy đã thu được khoảng 700 hộp cà chua số 1 trên một mẫu Anh. Khi ông chuyển đổi sang luống cao, sử dụng màng phủ, sản lượng lên tới 1,500 giạ trên một mẫu Anh. Ông đã tăng hơn gấp đôi năng suất và chất lượng tăng lên rất nhiều. Anh ta không thể theo kịp mệnh lệnh. Những người trồng trọt khác trong khu vực đã nhìn thấy nó và muốn sử dụng nó.
“(Nhỏ giọt) rất thiết thực cho ớt, cà tím và nhiều loại cây rau khác,” ông nói. “Bây giờ tất cả mọi người trong ngành rau củ ngoại trừ ngành trồng trọt đều đang sử dụng công nghệ này. Với sản lượng cà chua trên 2,000 hộp/mẫu Anh, đó là một câu chuyện khá thú vị.”
Nye cho biết, việc sử dụng nhỏ giọt đã được hỗ trợ nhờ ống chất lượng tốt hơn và hiểu biết nhiều hơn về việc cung cấp chất dinh dưỡng.
“Đó là một sự tiến hóa – một điều thú vị. Mọi người trong ngành đều đã đến đó và không bao giờ quay lại, một khi họ thấy nó có thể tốt như thế nào ”.
Nye cho biết ngay từ đầu đã có một số người trồng phản đối việc lắp đặt hệ thống nhỏ giọt.
“Có vẻ như tốn rất nhiều chi phí – rất nhiều thứ để thay đổi. Đối với những người đã thử nó, phần thưởng đã ở đó và toàn bộ ngành đã xếp hàng. Đó là một khoản đầu tư khá tốn kém để thực hiện việc này. Năng suất và chất lượng cao hơn nhiều, cuối cùng chi phí trên mỗi đơn vị cũng thấp hơn.”
Ông cho biết những cải tiến về đường ống đã khiến nó “đáng tin cậy đến mức khó có thể cắm được. Nó hoạt động theo cách chúng tôi muốn. Đó là điều khá chắc chắn nếu người trồng áp dụng phương pháp lọc phù hợp và làm theo những gì chúng tôi biết cách làm. Nó đã được tinh chỉnh và cải tiến. Giờ đây, hệ thống này rất đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi đến mức người trồng mới có thể bắt đầu ngay và có thể dễ dàng hiểu và phát triển (một hệ thống) cũng như sử dụng nó cho chính họ. Đó là một sự tiến hóa thực sự.”
Với các hệ thống mới hơn, người trồng trọt bật và tắt máy bơm bằng điện thoại di động và có thể theo dõi dòng chảy và quá trình phun phân bón đang diễn ra.
Nye nói: “Công nghệ ngày nay có thể theo dõi nếu có mưa bão và có thể sử dụng điện thoại để tắt hệ thống – và bạn có thể làm điều đó từ xa”.
Nye cho biết bước phát triển quan trọng tiếp theo sẽ là các hoạt động tái chế rộng rãi để “tái sử dụng các vật liệu mà chúng tôi lấy ra và tái chế chúng”.
Lịch sử lợi nhuận
Phil DeMarco ở Hammonton, New Jersey, cựu thành viên hội đồng quản trị của Hiệp hội Thủy lợi, người đã tham gia công tác thủy lợi trong bảy thập kỷ, sinh ra và lớn lên tại một trang trại ở miền nam New Jersey. Ông đã quan sát thấy việc sử dụng sớm các phương pháp tưới bằng nhôm di động, di chuyển bằng tay ở trang trại rau của cha ông từ những năm 1940.
DeMarco cho biết: “Chúng thường là những giàn khoan tự chế. “Máy bơm do nhà máy chế tạo bắt đầu xuất hiện ở khu vực này vào khoảng Thế chiến thứ hai. Hệ thống tời nước lần đầu tiên được sử dụng vào khoảng cuối những năm 1970. Khi tôi phân phối thiết bị tưới tiêu vào năm 1975, có một số thiết bị di động, nhưng chúng tôi chủ yếu chế tạo máy bơm diesel cao cấp của riêng mình và bán chúng bằng nhựa PVC ngầm. Một khu vực trồng rau ở Vineland, New Jersey vẫn đang sử dụng nhôm di chuyển bằng tay. Đây là khu vực duy nhất bạn vẫn thấy một số trang trại nhỏ có diện tích từ 8 đến 10 mẫu Anh sử dụng nó.
Ông nói: “Nhỏ giọt đã chiếm lĩnh khu vực trồng rau. “Nó tiết kiệm nhân công, tiết kiệm, không lãng phí nước và bạn chỉ sử dụng nước ở khu vực được chỉ định. Bạn cũng đặt nó bên dưới cùng với cây dưới tấm nhựa. Họ đang trồng cà chua, rau xanh và mọi thứ. Ngô ngọt thậm chí còn sử dụng một ít nước nhỏ giọt - nhưng đây là loại cây trồng phát triển nhanh.”
“Có những khoản tiết kiệm được khi sử dụng hệ thống tưới nhỏ giọt và bạn không cần quan tâm đến máy móc và đường ống. Nó không làm gì khác ngoài việc khởi động máy bơm hoặc mở van. Nó đã tạo ra sự khác biệt lớn. Ngay khi (người trồng trọt) nhìn thấy thứ gì đó xuất hiện trên đường, thứ gì đó mới mẻ, họ đã nhảy vào ngay.”
Ông cho biết miền nam New Jersey không gặp phải vấn đề về nguồn nước như ở các khu vực khác của đất nước.
- Gary Pullano, Phó Tổng biên tập