Kunstvanding af vegetabilske afgrøder har en lang historie, drevet af den virkelighed, at vand er en begrænset ressource. Vægten på at have den rette mængde vand til vellykket plantevækst fortsætter med at stige.
Ifølge Fairfax, Virginia-baseret Vandingsforeningen, begyndte vanding i 6000 f.Kr. Det begyndte på omtrent samme tidspunkt i Egypten og Mesopotamien (det nuværende Irak og Iran), ved at bruge vandet fra de oversvømmende Nile eller Tigris/Eufrat-floderne. Oversvømmelserne, som fandt sted fra juli til december, blev omdirigeret til marker i 40 til 60 dage. Vandet blev derefter drænet tilbage i floden på det rigtige tidspunkt i vækstcyklussen.
I 1800 e.Kr. nåede kunstvandet jord på verdensplan næsten 20 millioner acres. Dette skal sammenlignes med anslået 600 millioner acres i dag.
Potentialet ved bærbar sprinklervanding i afgrødeproduktionen blev anerkendt efter Anden Verdenskrig. Katalysatoren var den voksende tilgængelighed af aluminium. Det lette metal begyndte at erstatte tunge stålrør og fittings lavet af støbejern eller stål.
Betydningen af aluminium fremgår af statistikken for perioden. Amerikanske regeringstal afslører, at 1.25 millioner pund slanger blev installeret i USA i 1946. I 1955 var tallet steget til 50 millioner pund.
Der er fire hovedtyper af kunstvanding: overflade (oversvømmelse og fure); sprinkler; dryppe; og undergrunden. Overflademetoder taber generelt mest vand ved fordampning og har været faldende i popularitet i flere årtier, efterhånden som effektive drypsystemer tager deres plads.
Vegetabilsk verden har set et skift til drypvanding i de sidste årtier.
Drypvanding (også kendt som trickle eller mikrovanding) giver mulighed for en præcist kontrolleret anvendelse af vand og gødning ved at lade vandet dryppe langsomt nær planterødderne gennem et netværk af ventiler, rør, slanger og emittere. Plastikultur er den kombinerede brug af drypvanding, polyethylen mulch og højbede. Størst produktivitet og tidlighed kan opnås i grøntsagsproduktion ved at kombinere plastkultur med brug af transplantationer, ifølge brancheeksperter.
"De fleste grøntsagsavlere, jeg har med at gøre, har en form for kunstvanding," sagde Ron Goldy, seniorudvidelsesunderviser ved Michigan State University.
Goldy igangsatte og driver Southwest Michigan Irrigation Network, et program til overvågning af jordfugtighed, der betales for service, og som giver avlerne ugentlige aflæsninger og råd om vanding.
"Afhængigt af afgrøden er de fleste gået til dryp," sagde Goldy. "Nogle afgrøder egner sig ikke til dryp, såsom majs, gulerødder, selleri, løg, bønner, kartofler, pickles, ærter og andre, der er plantet i høj tæthed."
Andre fordele, der tilbydes af drypsystemer, ifølge Goldy, omfatter:
- Drypvandingsmaskiner bruger også dryplinjerne til at gøde
- Trykkompenserende tape har gjort det muligt at bruge dryp på bakkede steder
- Drip er meget bedre, når det kommer til fødevaresikkerhed
- Drip giver en mere effektiv brug af vand og næringsstoffer
- Dryp kan afhjælpe lavere tryk og volumen, og er derfor bedre for dem med lav brøndydelse
- Drip minimerer sygdomspresset ved ikke at fugte blade og frugt
- Avlere kan vande med dryp og stadig udføre andre markaktiviteter
- Drip er nemmere at automatisere
"Vanding er en af de bedste måder at reducere risikoen i højværdiafgrøder, selv i en højvandstilstand som Michigan," sagde Goldy. "Jeg vil opfordre enhver avler af højværdigrøntsager til at vande på en eller anden måde, helst med dryp."
En undersøgelse af kunstvandingsmetoder i Californien af American Society of Civil Engineers indsamlet information om de metoder, som avlere brugte til at vande deres afgrøder i 2010. Resultaterne blev sammenlignet med tidligere undersøgelser for at vurdere tendenser.
Ifølge resultaterne steg det beplantede areal fra 1972 til 2010 fra 15 til 30 procent for frugtplantager og fra 6 til 15 procent for vinmarker. Området beplantet med grøntsager er forblevet relativt statisk, hvorimod arealet til markafgrøder er faldet fra 67 til 41 procent af det kunstvandede areal. Den jord, der vandes med lavvolumen (dryp- og mikrosprinkler), er steget med ca. 38 procent, hvorimod mængden af jord, der vandes med overflademetoder, faldt med ca. 37 procent.
Ifølge USDA, på trods af håb om en oversvømmelse fra El Niño, står californiske bønder over for endnu et tørkeår i 2016. Selv efter fire år med den værste tørke nogensinde var produktionen i Californien rekordhøje 54 milliarder dollars i 2015, hvilket udgør mere end halvdelen af landets friske råvarer. Grundvand har hjulpet med at kompensere for Californiens manglende nedbør, men grundvandsovertræk kan ikke fortsættes på ubestemt tid.
Californiske bønder har reageret på tørken ved at lægge jord; skift til afgrøder, der giver højere værdi pr. vandenhed; og skifte kunstvandingsteknologi. Næsten al californisk afgrødejord er kunstvandet, så fortsatte forbedringer i kunstvandingseffektiviteten er nøglen til at klare tørke.
Produktion, effektivitet
David Zoldoske, direktør for Center for Irrigationsteknologi (CIT) ved California State University, Fresno, har arbejdet med avlere om vandingsspørgsmål i 35 år.
CIT blev etableret i 1980 efter en af de værste tørkeperioder i Californiens historie (før den nuværende) i 1976-77.
Zoldoske sagde, at statens lovgiver var fast besluttet på at gøre mere for at forfine kunstvandingspraksis i Californien, ligesom brugen af drypvanding kom til sin ret. Centret har udviklet sit testlaboratoriearbejde sammen med udviklingen af kunstvandingsprodukter.
"Vi har på en måde ført an i test af kunstvandingsudstyr i de sidste 35 år," sagde han.
"Vi arbejder med drop-emittere, dryptape til grøntsagsdyrkning, og vi laver også en masse feltforskning og træning for at tage det, vi lærer, og dele det med avlerne," sagde han. "Vi er vokset til det punkt, at vi nu faktisk fremmer innovation med kunstvandingsvirksomheder og -produkter."
Zoldoske minder om dagene før drypteknologien, hvor "alle ting blev vandet med sprinklere. Grøntsager blev dyrket i lang tid med sprinklere. Præcisionslandbrug ændrede alt dette."
Han sagde, at de første udfordringer ved at bruge drop inkluderer at finde ud af dybden af dets effektivitet og hvor længe systemet skal køre. Arbejde med størrelsen af huller i emittere og forhindre insekticider i at beskadige dryptapen blev også stødt på.
"Teknologien gjorde det muligt for os at forbedre vores produktion og effektivitet markant med brugen af dryptape i grøntsagsproduktionen," sagde Zoldoske.
Han bemærkede modvilje hos avlere, der var komfortable med sprinklervanding, før de forstod, hvordan de skulle omgå plastik til plantning og høstbehov.
"Med dryp kan vi virkelig håndtere anvendt vand og gødning generelt," sagde han. "Der er en god forståelse af håndteringen af dybde, brugen af bedre plastik og emittere for at få den rigtige flowhastighed og afstand for at opnå forbedret filtrering."
Han sagde, at brugen af droner til fjernmåling giver et bedre overblik over effektiviteten af kunstvanding i marken.
"Vi kan identificere lækagesteder, planter under stress og tidligt identificere, hvor vi kan have et problem med kunstvanding, frugtbarhed, jord og insekter. Det kan hjælpe med at løse problemer i vækstsæsonen og give dig den information tidligt."
Allerede for flere år siden var Zoldoske involveret i arbejde, der brugte sensorer til at overvåge det vegetative indeks for store meloner.
“En uge eller 10 dage ude kunne man se på de forskellige områder i marken med noget jordsandhed og gå ud og vurdere udbyttet og størrelsen af produktet. Dette hjalp marketingfolkene med at forhåndssælge marken, før den blev høstet. Nogle af disse oplysninger, der kan gives, kendte vi for 15 til 20 år siden."
Brug af ny teknologi "har været en udviklingsproces," sagde han. "Bare fordi én person gør det, betyder det ikke, at det er bredt tilpasset. Vi begynder at se avlere sprøjte luft ind i dryplinjerne, og det hjælper med vandluftning i rodzonen, der fører til øget udbytte. Vi har set en stigning på 15 procent i salgbare meloner i de sidste fem år."
Zoldoske sagde, at avlere bruger mere håndteringspraksis uden jordbearbejdning eller minimumsbearbejdning, "så jorden bliver ikke bearbejdet så meget. Det vil have fordele i både omkostninger og vægt på jordsundhed. Folk er mere opmærksomme på at sikre, at jorden er så sund som muligt. Nogle dyrker grøntsager med mere saltholdighed i sig, hvilket får noget af jorden til at flytte væk fra jordfølsomme afgrøder."
Han sagde, at mangel på arbejdskraft fortsat er et problem, især med mere kvalificeret arbejdskraft, der er nødvendig for at forstå og betjene de nyeste teknologiske værktøjer.
"Du har brug for færre, men mere kvalificeret arbejdskraft med drypvanding end med sprinklere," sagde han. “Du plejede at flytte rundt på sprinklere. Nu er der mere information. Hele den trådløse kommunikation har været et stort plus. Den giver dig information om vandingstryk og -strømme, jordfugtighedsstatus sammen med vind- og vandaflæsninger.
"Dyrkere i dag har meget mere data lige ved hånden til at træffe beslutninger. Fremover kommer vi til at se meget mere data blive indsamlet fra marken med jævne mellemrum, drevet gennem en iPhone eller noget."
Drips praktiske tilgang
John Nye, præsident og medstifter af St. Joseph, Michigan-baserede Trick-eez, har været involveret i kunstvandingsbranchen i mere end 40 år. Han har arbejdet med avleren Jim Demski, en af de første avlere i det sydvestlige Michigan, der brugte drop.
"De dyrkede tomater i lang tid med sprinklervanding over toppen af dem," sagde Nye. "Det, der ville ske, er, at de ville have en vis mængde ar på sig. Han havde dyrket tomater i lang tid – 15 år eller mere. Han tjente bare dollars uden at tjene penge. Han var begejstret for udsigterne til højbede, film, drypplastik, fodring af vand og næringsstoffer i systemet. Det var et stort skridt at gøre det på én gang. Det var faktisk den bedste måde at gøre det på.
”Jeg arbejdede på flere områder. Da hans produktion var på flad jord, fik han omkring 700 kasser med nr. 1 tomater til acre. Da han konverterede til højbede ved hjælp af film, gik udbyttet til 1,500 skæpper til acre. Han mere end fordoblede udbyttet og kvaliteten steg meget. Han kunne ikke følge med ordrerne. Andre avlere i området så det og ønskede at udnytte det.
"(Drop) er praktisk til peberfrugter, aubergine og forskellige andre grøntsagsafgrøder," sagde han. "Nu bruger alle i grøntsagsindustrien undtagen i møgjord teknologien. Med udbytter på tomater på over 2,000 kasser en hektar, er det en ret spændende historie.”
Drypbrug er blevet hjulpet af slanger af bedre kvalitet og at vide mere om næringsstoffodring, sagde Nye.
“Det har været lidt af en udvikling – en spændende en. Alle i branchen er gået til det og aldrig gået tilbage, når de først har set, hvor godt det kan være."
Nye sagde, at der var en vis modstand mod drypinstallation tidligt.
"Det virkede som en stor udgift - meget at ændre på. For dem, der prøvede det, var belønningen der, og hele branchen er faldet i kø. Det er noget af en investering i at gøre dette. Produktionen og kvaliteten er så meget højere, med lavere omkostninger pr. enhed i sidste ende."
Han sagde, at forbedringer i slanger har gjort det "så pålideligt, at det er usandsynligt, at det tilsluttes. Det fungerer, som vi vil have dem til. Det er stort set en sikker ting, hvis avlerne sætter den rigtige filtrering i og følger, hvad vi ved, hvordan man gør. Det er blevet justeret og forbedret. Nu er systemet så pålideligt og så udbredt, at en ny avler kan starte lige ind og nemt kan forstå og udvikle (et system) og bruge det selv. Det har været en reel udvikling."
Med de nyere systemer tænder og slukker avlerne pumperne med mobiltelefoner og er i stand til at overvåge, hvad flowet og gødningsinjektioner gør.
"Dagens teknologi kan overvåge, om der kommer en regnstorm, og telefonen kan bruges til at slukke for systemet - og du kan gøre det langvejs fra," sagde Nye.
Nye sagde, at den næste væsentlige udvikling vil være udbredt genbrugspraksis for at "genbruge de materialer, vi trækker ud og genbruge dem."
En historie om gevinster
Phil DeMarco fra Hammonton, New Jersey, et tidligere bestyrelsesmedlem i Irrigation Association, som har været involveret i kunstvandingsarbejde i syv årtier, er født og opvokset på en gård i det sydlige New Jersey. Han observerede den tidlige brug af bærbare, håndflyttede aluminiumsvandingstilgange på sin fars grøntsagsbedrift, der tog fat i 1940'erne.
"De var normalt hjemmelavede rigs," sagde DeMarco. "Fabriksbyggede pumper startede i dette område omkring Anden Verdenskrig. Systemer af vandspilstype blev først brugt i omkring slutningen af 1970'erne. Da jeg distribuerede kunstvandingsudstyr i 1975, var der nogle bærbare enheder, men vi byggede for det meste vores egne high-end dieselpumper og solgte dem med underjordisk PVC. Et grøntsagsområde i Vineland, New Jersey, bruger stadig noget håndflyttet aluminium. Det er det eneste område, du stadig ser nogle små gårde med 8 til 10 acres, der bruger det.
"Drop har overtaget grøntsagsområdet," sagde han. “Det sparer arbejdskraft, er økonomisk, der er intet spild af vand, og du bruger kun vandet i et udpeget område. Du lægger den også nedenunder sammen med planten under plastik. De dyrker tomater, grønt og alt muligt. Sukkermajs bruger endda lidt dryp – men det er en hurtigtvoksende afgrøde.”
"Der er besparelser ved at lægge drypvanding, og du passer ikke på maskiner og rør. Den gør ikke andet end at starte en pumpe eller åbne en ventil. Det har gjort en stor forskel. Så snart (avlere) så noget komme op ad gaden, noget nyt, sprang de på det.”
Han sagde, at det sydlige New Jersey ikke har det problem med vandtilgængelighed, der ses i andre områder af landet.
— Gary Pullano, associeret redaktør