recyclen. Het is een praktijk die in de jaren zeventig mainstream werd. Focus gericht op de drie R's van verminderen, hergebruiken en recyclen om de duurzaamheid te vergroten. De hoop was om afval te verminderen, natuurlijke hulpbronnen te behouden en geld te besparen. Vandaag de dag worden boeren geconfronteerd met vergelijkbare doelen als ze water beter willen beheren. Neerslagpatronen verschuiven naarmate de regenval intenser en minder frequent wordt. "Omdat ons klimaat verandert, gaan we veel verschillen zien", zegt Jerry Hatfield, directeur van het USDA-ARS National Laboratory for Agriculture and the Environment in Ames, Iowa. 'We zijn in het hele Midwesten steeds natter geworden. Het is niet overal in de VS gelijkmatig toegenomen.” In het middenwesten was het huidige landbouwsysteem gebouwd op betrouwbare zomerregen. "Onze zomerse regenval zal minder betrouwbaar worden", zegt Hatfield. "Neerslagpatronen veranderen met meer regenval in de lente en meer variabele zomerneerslag." Er komt steeds meer regen als hevige regenval. Het is niet ongewoon om op één dag 6 tot 8 inch regen te zien, zegt Hatfield. Zoals hij het ziet, laat deze verandering boeren met twee keuzes.

"We verliezen 80% van de opbrengst 20% van de opbrengst als gevolg van kortetermijnstress", zegt Hatfield. Er zijn drie hoofdoorzaken van opbrengsttekorten.

Het vasthouden van neerslag kan een gewas maken of breken. Er zijn momenten dat de plant nog een centimeter regen nodig heeft, wat de plant stress geeft. Daar komt drainagewaterbeheer in beeld.

"In het middenwesten zijn boeren vooral geïnteresseerd in het halen van water van hun land", zegt Jane Frankenberger, landbouwingenieur van Purdue University Extension. “Maar als ze dat water weer op het land kunnen krijgen wanneer de gewassen het nodig hebben, denk ik dat we mensen hebben die steeds meer interesse hebben in innovatief waterbeheer.” Het beheersen van drainage is niet nieuw, zegt Charlie Schafer, voorzitter van Agri Drain. Maar er is een verschuiving in het denken geweest vanwege de weersvariabiliteit en de hypoxie in de Golf van Mexico met de vrijwillige maatregelen om het verlies van voedingsstoffen te verminderen. Het gebruik van praktijken zoals buffers komt steeds vaker voor in het Midwesten. "Veel van het momentum kwam door het werk met de Hypoxia Task Force in de Golf van Mexico", zegt Schafer. “Mensen worden over het algemeen gezondheidsbewuster dan vroeger. Producenten willen altijd het juiste doen, economisch en milieuvriendelijk, maar het staat tegenwoordig meer op de voorgrond dan voorheen.” Met de huidige economie, in plaats van hun activiteiten uit te breiden, kiezen telers ervoor om het huidige areaal te verbeteren, zegt Schafer. Deze verbeteringen maken de grond veerkrachtiger en beter bestand tegen intense regenval. "Modelstudies suggereren dat er vaak opbrengstverlies is door gebrek aan vocht", zegt Frankenberger. "Gewassen bereiken hun potentieel niet door gebrek aan water." Irrigatie kan opbrengstvoordelen opleveren. "Naarmate ons weer verschuift naar meer extreme gebeurtenissen, zal de kans groter zijn dat er op het verkeerde moment en in grotere hoeveelheden regen valt", zegt ze. "Het is onwaarschijnlijk dat al het water in de bodem kan infiltreren." Frankenberger maakt zich zorgen over voorspellingen van klimaatwetenschappers over toenemende droogtedruk in de toekomst. Om de verwachtingen van watertekorten aan te pakken, leidt Frankenberger een multistatenproject genaamd Transforming Drainage. De gezamenlijke inspanning bekijkt hoe boeren wateropslagpraktijken en -technologieën kunnen gebruiken om de afvoer te beheersen, water op te slaan en datzelfde water vervolgens weer op het veld te krijgen - wanneer het gewas het nodig heeft. “De verwachting is dat het opslaan en recyclen van afgevoerd water in de toekomst voordeliger zal worden, en dat is een van de redenen waarom het belangrijk is om er nu naar te kijken”, zegt Frankenberger. “Het doel is om de waterberging in het huidige agrarische landschap te vergroten, zodat het later beschikbaar is als het nodig is.” Dit artikel bevat drie opties – systemen voor het terugwinnen van afvalwater, gecontroleerde drainage en recycling van drainagewater – voor boeren om water te controleren, op te slaan en te recyclen. Lees verder om te zien welke ideeën u voor uw eigen boerderij kunt toepassen.

Beheersing van water is niet voor alle boeren een nieuw concept. Jim Carroll uit Brinkley, Arkansas, bewerkt bijna 100% geïrrigeerd land. De boer van de vierde generatie zegt dat waterbesparing een zegen is geweest voor zijn bedrijf. Carroll, momenteel werkzaam als secretaris van de United Soybean Board, gebruikt systemen voor het terugwinnen van afvalwater om water op te vangen, op te slaan en opnieuw te gebruiken. Door dit recyclingsysteem kan hij zowel water als voedingsstoffen vasthouden. "We proberen allemaal een aantal conserveringsmethoden te gebruiken en geen water te verspillen." Een afvalwaterrecuperatiesysteem heeft een sloot aan de rand van het veld waarmee irrigatiewater kan worden opgevangen, in de put kan worden gehouden en vervolgens weer op het veld kan worden gepompt. "De meeste irrigatie gebeurt met een pomp en een ondergrondse leiding", zegt Carroll. "De locatie van de terugwinning van het staartwater (put) is afhankelijk van de helling van het veld." Hij configureert polypipes (lay-flat flexibele irrigatieslangen) om het hele veld te irrigeren. Carroll gebruikt een softwareprogramma om individuele veldbehoeften te configureren. Hij rolt de polypipe uit over de lengte van het veld en sluit deze aan op de pomp. Dan slaat Carroll gaten in de pijp, en het water stroomt langs elke rij naar beneden, waardoor het gewas water krijgt. Voor maïs wordt voor elke rij het vereiste gat geponst. Sojabonen hebben om de rij een gaatje.

De polypipe die Jim Carroll gebruikt, kost $ 300 per mijl. Hij geeft met dit systeem $ 10 tot $ 12 per hectare uit. De prijs per rol is afhankelijk van de diameter en lengte van de polypipe. 

De software vertelt Carroll hoe lang het duurt om het hele veld te irrigeren; dit is afhankelijk van de grootte van de gaten in de polypipe. "Ik moet de stroom van mijn put en de coördinaten van het veld kennen, dan kan het de grootte van de gaten configureren die ik nodig heb en hoe lang het duurt om het te pompen. Het geeft me de basis om te beginnen. Het is echt efficiënt voor mij geweest”, zegt hij. Hij wil precies zijn. Deze methode geeft hem de mogelijkheid om de stroom te regelen, zodat het water niet recht, te snel of te langzaam wegloopt. “Met dit polypipe-systeem kan ik bijvoorbeeld de leiding op een richel plaatsen, zodat het water twee kanten op stroomt, en weet ik hoeveel tijd het kost om het hele veld te irrigeren. Stel dat het 36 uur duurt, dan weet ik wanneer ik het water moet afsnijden", zegt Carroll. Dit systeem maakt het voor Carroll mogelijk om de hoeveelheid gietwater te verminderen. “Vanwege het verschil in temperatuur en bodem weet ik niet precies wanneer ik het water moet afsluiten. Maar ik kom in de buurt", zegt hij. "Het water wordt niet zomaar losgelaten in de beekjes, en ik ben klaar om het terug te pompen de volgende keer dat ik irrigeer." Dit systeem vereist echter wat arbeid vooraf. Een van de taken is landindeling. "Ik kalibreer nauwkeurig om mijn water efficiënter te maken", zegt Carrol. “Ik probeer te beregenen zonder spil en zonder dijken en dijken. Ik ben overgegaan van het optrekken van dijken naar het neerleggen van polypipe. Het is het equivalent van een soaker-slang die in een tuin wordt gebruikt.” Daar komen kosten bij kijken. "Als je de grond snijdt, verpest je de biologie", zegt Carroll. Hij probeert het goed te maken met kippenstrooisel. "Als ik dit vuil afsnijd, ga ik terug en breng ik kippenstrooisel aan om te vervangen wat ik heb verwijderd. Kippenstrooisel heeft iets magisch', zegt hij. Hij maakt zich geen zorgen over het verlies van voedingsstoffen. "Met mijn staartwatersystemen heb ik geen afvoer van voedingsstoffen", zegt Carroll. "Als het van dat veld gaat, vang ik het terug en leg het terug."

De polypipe zelf is niet herbruikbaar, maar dat deert Carroll niet. "Dit is het beste om te komen voor irrigatie", zegt hij. Carroll inspecteert velden om ervoor te zorgen dat het water in de gewenste richting stroomt. Hij plaatst af en toe een vat onder een deel van de pijp om de stroom te beperken of om te leiden. De leiding is nooit 100% leeg. Zo blijft het resterende water in de polypipe veilig op de grond in het veld staan. Aan het einde van het seizoen rolt Carroll de pijp op, haalt hem uit het veld en wordt opgehaald om te worden gerecycled. In tegenstelling tot een pivot vindt hij het prettig dat dit systeem het hele veld water geeft en geen bochten mist. “Ik ben in staat om het water te nemen en te recyclen via de polypipe. Ik kan het water op het juiste moment gebruiken, en dan hoef ik me geen zorgen te maken dat ik water van het veld verlies”, zegt hij.

Dit systeem is niet iets wat Carroll in één dag kon bereiken. "Dit is een proces van 15 jaar geweest", zegt hij. Als hij klaar is om op een nieuw veld een afvalwaterrecuperatiesysteem te bouwen, begint hij met het inspecteren van zijn boerderij en het maken van een volledig irrigatieplan voor de boerderij. "Ik heb het geluk dat de manier waarop ik ben begonnen mijn plan heeft geholpen en dat ik er iets aan heb kunnen toevoegen", zegt hij. "Ik had er jaren geleden over moeten nadenken." In plaats daarvan leerde de op natuurbehoud gerichte boer on-the-go en probeerde hij voortdurend nieuwe aspecten te verbeteren. "Het is een leven lang van verbeteringen geweest", zegt hij.

Gecontroleerde drainage – drainagewaterbeheer – maakt gebruik van waterregelende constructies om het waterpeil in het veld te regelen. De waterbeheersingsstructuren houden water in het veld vast tijdens perioden dat drainage niet nodig is, en laten drainage toe wanneer dat nodig is. Drainagewaterbeheer maakt gebruik van een waterbeheersingsstructuur in een hoofd-, subhoofd- of zijafvoer om de diepte van de afvoeropening te variëren, zegt Charlie Schafer, president van Agri Drain. Terwijl conventionele drainagesystemen overtollig water continu naar de draindiepte afvoeren, zorgt gecontroleerde drainage ervoor dat water in het bodemprofiel wordt vastgehouden. Gecontroleerde drainage kan water in het veld vasthouden tijdens het laagseizoen wanneer drainage niet nodig is - of wanneer u water wilt vasthouden. Schafer heeft een verschuiving opgemerkt in de manier waarop boeren over water denken als ze dit systeem hebben. In plaats van het in het voorjaar als negatief te beschouwen, beschouwen ze het als een hulpbron en een voordeel. "Velen worden terughoudend om het los te laten", zegt Schafer.

Simpel gezegd, de controlestructuren regelen de waterstroom. Het water moet boven het door de boer ingestelde uitstroomniveau komen om van het veld af te kunnen stromen. Tijdens het groeiseizoen kunnen telers hierdoor water van tijdige regenval op hun velden opvangen en vasthouden. “Waterbeheer kan een enorm verschil maken”, zegt Schafer. “Op slecht gedraineerde bodems zal standaard ondergrondse drainage de opbrengst met 30% tot 35% verhogen ten opzichte van ongedraineerde bodems. Sub-irrigatie zal een extra 30% tot 35% verhogen. Het is een enorme toename en risicovermindering.” "Je kunt waterstanden en stroomsnelheden volgen en een perfect-wereldscenario bouwen", zegt Schafer. Dat is natuurlijk alleen als er voldoende vocht is. "Het bovenste stoplogboek bepaalt het hoogwaterpeil tijdens het braakseizoen", zegt Schafer. "Als water op dat punt in het veld komt, zal het over het bovenste stoplogboek stromen." Er is ook een schuifpoort aan de onderkant van de geautomatiseerde structuur om naar behoefte te openen en te sluiten op basis van de gewasbehoeften in die specifieke tijd van het jaar, zegt Schafer. Voor gevallen met een verzadigde buffer aan de rand van het veld, zal de geperforeerde tegel zich uitstrekken vanaf de besturingsstructuur. Hierdoor kan water in de buffer komen voordat het uit de tegelafvoer stroomt. Er zijn handmatige en geautomatiseerde opties beschikbaar voor boeren. Het handmatige systeem vereist dat boeren de stoplogboeken binnen de controlestructuren zelf aanpassen. Met het automatische systeem kunnen boeren het niveau instellen en kan de klep reageren op het gewenste waterniveau, zegt Schafer.

Deze systemen zijn ideaal voor vlak land met een helling van 1% of minder. Als je veld relatief vlak is, kan dit een optie zijn in plaats van het traditionele ondergrondse drainagesysteem, zegt Schafer. "Het kan op steilere velden, maar het wordt duurder en ingewikkelder." Als je een ideaal veld hebt, stelt hij in plaats van de traditionele manier om een ​​ondergronds drainagesysteem te installeren, een drainagewaterbeheersysteem voor dat je meer controle geeft over het waterbeheer. Agri Drain kan waterbeheersystemen plannen en ontwerpen die voldoen aan de NRCS-normen, zegt Schafer. Dat is belangrijk zodat boeren financiële steun kunnen aanvragen. "We zorgen ervoor dat de ontwerpen die we boeren geven, worden goedgekeurd door USDA", legt Schafer uit. “De discussie wordt aangewakkerd om van alleen een verhoging van de productie over te gaan naar multifunctioneel drainagebeheer. We willen de economische resultaten verbeteren en risico's verminderen. Ook kijken we of we bij het verbeteren van de waterkwaliteit ook wat leefgebied kunnen creëren. "We bouwen ook de optie als de landeigenaar sub-irrigatie wil doen", zegt Schafer. "We kunnen de pompen met deze systemen aansturen en water terugvoeren naar het ondergrondse drainagesysteem en het drainageproces omkeren - en dat water van onderaf voeden." Dit proces is efficiënt vanuit het oogpunt van energieverbruik en water. "Er is geen verdamping", zegt Schafer. “We hoeven geen hogedrukpompen te gebruiken; we duwen het gewoon omhoog naar het hoogste punt in het veld en laten de zwaartekracht de rest doen.”

Het hellingspercentage is van invloed op de kosten van het systeem. Bij een helling van 1% is het veel goedkoper dan wanneer het steiler is, zegt hij. "Als je 40 hectare hebt en je hebt een plat systeem waarbij je aan het einde van het veld maar één structuur nodig hebt, kost het ongeveer $ 1.000 om de structuur te installeren", zegt Schafer. "Dat wordt uiteindelijk ongeveer $ 25 per acre." NRCS betaalt ook het ontwerp van het plan voor natuurbehoud, de structuur en, in de meeste gevallen, de beheervergoeding voor de producent om het te beheren, zegt hij. Sommige mensen hebben het systeem binnen een jaar terugverdiend, zegt Schafer. Als het meer toeters en bellen heeft - zoals het geautomatiseerde systeem - kan het zeven of acht jaar duren. "We bouwen dit type constructie al meer dan 30 jaar, en ze zijn nog steeds in velden, nog steeds aan het werk", zegt Schafer. "Op standaard landbouwgrond zien ze eruit alsof ze 50 jaar meegaan."

Wateropslag op de boerderij brengt de controlestructuren voor de afvoer nog een stap verder doordat boeren het water kunnen recyclen - niet alleen op het veld. In plaats van het water in het veld op te slaan, wordt het in een reservoir of vijver buiten het veld gehouden. "Het kan de moeite waard zijn om een ​​bepaalde hoeveelheid land uit productie te nemen om water op te slaan", zegt Jane Frankenberger, landbouwingenieur van Purdue University Extension. "Op de overige delen van het veld zou de opbrengst aanzienlijk kunnen worden verhoogd." Dit systeem is vergelijkbaar met het systeem voor het terugwinnen van afvalwater, behalve dat het opgeslagen water afkomstig is uit drainage als gevolg van overtollige neerslag in plaats van uit irrigatie. U kunt in de lente, wanneer de meeste tegelafvoer plaatsvindt, water van uw veld afvoeren. In de zomer, wanneer er perioden zijn met onvoldoende vocht, kan het opgeslagen water worden teruggevoerd naar het veld. "We proberen grip te krijgen op het percentage land dat je nodig hebt voor wateropslag op de boerderij", zegt ze. Er moet meer onderzoek worden gedaan, zegt Frankenberger. Maar nu kijken ze naar pondmaten tussen 4% en 10% van het veld, zegt ze. Dus als je 100 hectare hebt die je via een vijver wilt irrigeren, moet de opslagruimte tussen de 4 en 10 hectare zijn. "Naast de opbrengst kan hergebruik van drainagewater het verlies van voedingsstoffen naar benedenstroomse wateren aanzienlijk verminderen", zegt ze. In plaats van stroomafwaarts te gaan, zouden de voedingsstoffen worden gerecycled naar het veld waar ze door het gewas kunnen worden gebruikt. Systemen kunnen worden opgezet voor oppervlakte-irrigatie (zoals sproeiers of een centrale spil) of door middel van subirrigatie door de afvoertegels te laten overstromen. "In het verleden leek het alsof mensen zich het meest zorgen maakten, in ieder geval in het Midwesten, om overtollig water van hun grond te krijgen", zegt Charlie Schafer, president van Agri Drain. “Dat is de belangrijkste drijfveer geweest. Ze dachten niet na over de mogelijkheden om met dat water te irrigeren.”

© 2021 Meredith Corporation. Alle rechten voorbehouden.

Alle https://www.barchart.com/solutions/ wordt geleverd door Barchart Solutions.

Futures: minimaal 10 minuten vertraagd. Informatie wordt verstrekt 'as is' en uitsluitend voor informatieve doeleinden, niet voor handelsdoeleinden of advies. Zie https://www.barchart.com/solutions/terms om alle vertragingen en gebruiksvoorwaarden te zien.