这是关于如何决定是否使用雨棚式洒水器或在桁架杆高度或中心枢轴以上的洒水器的三部分系列文章的第一部分。这篇论文最初发表在2018年中原灌溉大会并已被改编为CropWatch。本系列的第1部分介绍了中心枢轴的水损失，以及何时更换现有喷水装置组件。第二部分将重点介绍基本的喷水装置组件设计。第3部分将回顾顶棚内和顶棚上洒水器之间的差异，并讨论顶棚内洒水器的设计考虑因素。

为中心支点或横向移动灌溉系统选择合适的喷灌装置是高效运行的关键。新的支点有最新的控制选项，但设计糟糕的洒水包将不能充分执行。通常情况下，在为一个新的支点或一个正在更新的现有系统选择最好的喷水装置时，考虑不足。洒水装置及其相关的操作压力的选择通常是基于传统的选择，新的推广，或最低的资本成本，而没有充分考虑当地条件。应考虑具体到现场的特性、供应泵和洒水装置。

我们的目标是强调设计选择的后果，并解释决策如何影响均匀性、应用效率和中心枢轴损失的水量。一个重要的考虑因素是在作物冠层内或上方放置洒水装置。在本文中，冠层以上洒水装置的定义是指在作物上方运行的任何装置，包括桁架杆高度，即使在其周围有玉米穗时也是如此。玉米冠层的顶部相当开放，对模式的影响最小。

我们解释了洒水装置的选择和安装高度、枢轴每分钟加仑的流量以及洒水操作压力的考虑因素。确定这些因素后，设计细节可以与洒水喷头或枢轴分销商或制造商协商。

确定何时更换现有的洒水装置

规划一个新的支点或改造一个现有的支点需要决定购买什么洒水包。喷水灭火装置一般不会像支点本身那么耐用，需要时应更换。行业建议在运行10年或1万小时后进行更换，无论哪个优先，这对水质有很大的影响。此外，较新的洒水喷头设计提供了更多的选择，可以更好地适应现场条件，比旧套件。在许多情况下，更新到较新的设计是值得考虑的。

当更新你的洒水装置时，也要更换压力调节器。它们可能会在洒水装置和/或新的洒水包需要不同于原来设计的压力之前磨损或破裂。

中心枢轴的水分流失

提高中心枢轴的应用效率通常是将喷水装置降低到雨棚中的目标。操作员应了解影响水损失的因素以及损失的大小。

水从支点“流失”是由以下几个因素造成的:

• 水滴在空气中流动时蒸发
• 水滴从田野或到有干燥树冠的地方的漂移
• 作物叶片湿润后冠层蒸发
• 直接从土壤中蒸发
• 从田间或田间低洼地区的径流，造成深层渗漏损失
• 由于过度施用或均匀性差，作物根系区域深层渗滤
• 植物叶片蒸腾作用

研究文件如何失水发生

德克萨斯州布希兰的研究表明，安装在中心支点管道顶部的洒水器在向土壤浇水方面的效率约为85%，而在桁架杆高度上安装喷头的效率约为92%。低能量精确应用(LEPA)灌溉系统可以高达98%的效率，如果操作完美。这个实验是在中午进行的，当时温度为88华氏度，风速超过每小时15英里，相对湿度约为36%。每英亩的供水速度约为每分钟6加仑，在玉米树冠达到最大高度后，再加一英寸的水。

• LEPA系统2%的损失来自于施用当天的土壤蒸发。
• 喷雾装置的8%损失被确定为1%来自雾滴蒸发和飘移，3%来自施用期间的冠层蒸发，4%来自施用水后的冠层干燥。
• 侧向顶部的冲击洒水器造成的15%的损失中，3%来自液滴蒸发和漂移，8%来自施用期间的冠层蒸发，4%来自作物干燥时的冠层蒸发。

田地相当平坦，是普尔曼粘土壤土。LEPA部分包括用于储存超过土壤入渗速率的水的盆。因此，土壤/植物条件和田间坡度与LEPA系统的最佳性能匹配良好。由于当地径流的均匀性降低而造成的径流量和/或再分配极小。因此，实验损失反映的是蒸发效应造成的损失，而不是径流或不均匀性。

蒸发损失必须根据所施水的深度来考虑。该研究使用的应用深度为1英寸，导致在洒水器通过后损失4%或0.04英寸即当树冠变干时。灌水后冠层干燥时的水分损失与灌水深度无关，只要冠层完全湿润即可。因此，当只应用0.5英寸时，损失仍然是0.04英寸，导致8%的损失。相反，如果应用2英寸，损失仅为2%。当加水时，树冠的蒸发取决于加水的时间和加水的深度。如果一年的施水量对于不同的施水深度是相同的，那么累计损失取决于每次灌溉的施水深度，这一年也将是相同的，因为冠层将被湿润的时间是相同的。

蒸发和蒸腾作用取决于蒸发水所能获得的能量。能量来自太阳辐射和干热风，这对所有地区都是一样的。研究表明，作物湿润时，蒸腾作用被抑制;因此，当蒸腾作用减弱时，能量可用来增加蒸发速率。对蒸腾的阻力大于对蒸发的阻力;因此，在灌溉和/或干燥时，蒸腾作用的减少量可能小于来自冠层的蒸发量。

进行了一项试验，在桁架杆高度使用喷雾装置和横向移动系统顶部的冲击洒水器对部分农田进行灌溉。试验包括先前灌溉的一部分农田，使土壤水分充足，以避免作物水分胁迫;那块地没有灌溉。

区别蒸腾和蒸发损失

蒸腾和蒸发通量的分配如所示图2. 干燥树冠的蒸腾量约为0.26英寸/天，而喷雾装置的蒸腾量约为0.22英寸/天，冲击式喷头的蒸腾量约为0.20英寸/天。对于冲击式喷头，蒸腾作用的减少量约为0.06英寸/天，对于喷雾装置，蒸腾作用的减少量约为0.02英寸/天。一旦树冠干燥，灌溉区的蒸腾速率恢复到与非灌溉区相同的速率。对于抛掷直径大于喷雾装置的冲击式洒水器，雨棚蒸发量约为0.1英寸/天，雨棚蒸发量约为0.04英寸/天。因此，撞击式喷头的净冠层蒸发量约为0.04英寸/天，喷洒装置的净冠层蒸发量约为0.02英寸/天。

灌溉也增加了灌溉当天的土壤蒸发。两种洒水装置的土壤蒸发量比非灌溉区增加约0.05英寸/天，注意，湿润土壤的蒸发量可能超过一天。这些结果是典型的系统在一个接近正常的一天，在南部高地平原;然而，不同的系统和天数会产生不同的结果。

设计喷水灭火装置，尽量减少损失

洒水装置的设计可以影响许多水通道所示图1. 设计应考虑如何最小化损失，同时考虑对系统的整体功能和经济性的影响。例如，水滴在空气中运动时的水分蒸发受到水滴大小的强烈影响。与直径小于0.04英寸的水滴相比，大水滴受风的影响较小，蒸发速率小得多。较新的洒水器更能控制水滴的大小，使水滴蒸发最小化，同时避免对未受保护的土壤造成损害。

研究表明,即使在炎热干燥多风的气候像南部高地平原,水从土壤的喷头是损失小和少量的径流水移动领域内将超过抵消收益定位在树冠洒水装置。洒水装置的主要目标必须是使水以足够均匀的高度渗入土壤，以便每一株植物获得水的机会均等。

下个星期

请留意下一期的CropWatch，届时我们将讨论基本的洒水器组件设计。

资源

有关灌溉和水管理的更多信息，请参阅www.p-p-f.com/tags/irruction和农业生产内布拉斯加扩展区的一部分水.