Welkom bij
Moderne landbouw
!
Stel je een boerderij of tuin voor en je zult je waarschijnlijk gewassen voorstellen die in rijen zijn geplant. Laat water tussen de rijen lopen en je hebt vorenirrigatie, een van de oudste methoden van de mensheid die wordt gebruikt om voedsel te verbouwen.
Het wordt vandaag de dag nog steeds veel gebruikt over de hele wereld en in de Verenigde Staten, waar meer dan een derde van alle geïrrigeerde velden, die 56 miljoen hectare beslaan, gebruik maken van voorirrigatie. In gebieden in het Zuiden van Amerika vormt voorirrigatie ongeveer 80% van alle irrigatie.
Maar tenzij de vorenirrigatie goed wordt beheerd, is het geen erg efficiënt gebruik van water. Het is moeilijk om het water gelijkmatig over een heel veld te verdelen. Maar omdat voorirrigatie relatief goedkoop is in vergelijking met mechanische sproeiers of druppelirrigatie, zal het zeker wereldwijd worden gebruikt.
Het vinden van manieren om de efficiëntie te verbeteren is belangrijk in een wereld waar waterschaarste als gevolg van klimaatverandering zowel de levensvatbaarheid van ecosystemen als de voedselzekerheid van miljarden mensen bedreigt.
Voren (of geribbelde voor) irrigatie werkt door het eenvoudige gebruik van zwaartekracht. Met ruggen en groeven loopt het water langs glooiende geulen tussen rijen opgehoopte gewassen. Voorsystemen werken het beste op relatief vlak land dat kan worden ingedeeld om de ideale waterstroom door de voor mogelijk te maken. Het is geen oefening die wordt aanbevolen voor glooiende velden of steile hellingen. Door gewassen op richels te verhogen, blijft het water in de kanalen en uit de buurt van plantenstengels en bladeren, waardoor de kans op rot of ziekte wordt verkleind.
Rijengewassen zoals maïs, zonnebloem, suikerriet en sojabonen zijn zeer geschikt voor voorirrigatie, evenals fruitbomen zoals citrusvruchten en druiven, en gewassen die zouden worden beschadigd door stilstaand water, zoals tomaten, groenten, aardappelen en bonen.
Wereldwijd gebruikt de landbouw naar schatting 70% van het zoete water in de wereld - meer dan duurzaam is, aangezien meer dan de helft van het grondwater in de wereld uitgeput raakt. In de Verenigde Staten wordt elke dag 4,5 miljard gallons water verspild door inefficiënte irrigatie. Wereldwijd is voorbevloeiing gemiddeld slechts 60% efficiënt, vergeleken met een centrale sproeier (95%) en druppelbevloeiing (97%) systemen.
Of het nu door verdamping, afvoer of kwel in de grond onder het wortelniveau is, 40% van het gedistribueerde water vindt nooit zijn beoogde doel. Water dat niet door gewassen wordt opgenomen, kan kunstmest, herbiciden, pesticiden en zelfs antibiotica uitspoelen naar het grondwater of ze in waterwegen spoelen. Samen met het veelvoorkomende probleem van erosie, kan waterverspilling het drinkwater vervuilen of dode zones en algenbloei in meren en oceanen veroorzaken.
Toch kan de vorenbevloeiing efficiënter worden gemaakt, afhankelijk van hoe de voren wordt opgezet en beheerd. Een schatting is dat als irrigatie 100% efficiënt zou zijn, de wereldwijde vraag naar grondwater zou halveren. Van vorenirrigatie is ook aangetoond dat het de uitstoot van broeikasgassen vermindert, met name die van stikstofoxiden.
Waterverspilling kan in drie vormen voorkomen:verdamping van stilstaand water, afvoer aan het einde van rijen en ongelijkmatige waterinfiltratie, waarbij meer water in de grond sijpelt dan nodig is voor de groei van gewassen. Het beheer van die verspilling kan verschillende vormen aannemen.
Afhankelijk van de grondsoort zijn verschillende hellingsgraden nodig om een ideale waterstroom te creëren. Kortom, hoe sneller de bodem leegloopt (de infiltratiesnelheid), hoe steiler de helling.
Snel drainerende zandgrond heeft een optimale helling van 0,5%, terwijl de ideale helling voor minder poreuze kleigrond een helling van 0,1% is. Omdat kleigrond minder doordringbaar is, betekent een bredere, ondiepere en langere groef dat er meer grond in contact komt met water, de opname langzamer is en er minder water wegloopt aan het einde van de rij. In zandgrond daarentegen zorgen diepere, smallere en kortere voren ervoor dat het water gelijkmatiger wordt verdeeld over de hele lengte van de rij, waardoor er minder water nodig is om de hele rij water te geven.
Volgens de Amerikaanse EPA is afvloeiing uit de landbouw de belangrijkste oorzaak van verslechtering van de waterkwaliteit. Naast regeneratieve landbouw en bodembeschermingspraktijken, kan het verminderen en hergebruiken van afvoer van voorirrigatie leiden tot een verbetering van de waterkwaliteit en een vermindering van zowel het watergebruik als het gebruik van kunstmest. Afvloeiing aan het einde van een voor kan worden omgeleid naar opvangbassins en vervolgens opnieuw worden gebruikt. Hergebruik van afvalwater kan het waterverbruik tot 25% verminderen.
In velden waar overtollig water niet wordt hergebruikt, is het blokkeren of indijken van de onderkant van een rij een gangbare praktijk, vooral op hellingen met lage hellingen. Dit kan echter leiden tot een ongelijkmatige waterverdeling aan beide uiteinden van het veld en tot uitspoeling van voedingsstoffen aan de onderkant van de rij.
Het verminderen of elimineren van grondbewerking heeft veel voordelen, waaronder het vastleggen van koolstof en het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen die de planeet opwarmen. Water besparen wordt daarbij niet altijd genoemd.
Het verminderen van de grondbewerking kan het waterverbruik verminderen en tegelijkertijd de gewasopbrengst verhogen. Door de grond niet in een voor te keren, blijven bodembedekkende gewassen op hun plaats, waardoor de waterstroom door de voor wordt vertraagd, de infiltratiesnelheid tot 50% wordt verhoogd en de afvoer tot 93% wordt verminderd.
Surge-flow-irrigatie omvat het afwisselen van de waterstroom, zoals in een uur aan, een uur uit. Naarmate de geïrrigeerde voren droogt, consolideert en sluit de bovenste laag grond het oppervlak af, waardoor de volgende irrigatieronde gelijkmatiger over de hele rij kan worden verdeeld. Dit kan het waterverbruik in het ene onderzoek tot 24% verlagen en in het andere tot 51%.
In de 19e eeuw ontdekte de econoom William Stanley Jevons dat een verhoging van de efficiëntie niet noodzakelijk leidde tot een afname van het gebruik van een natuurlijke hulpbron, maar eerder tot een toename ervan. Hij merkte op dat naarmate de verbranding van kolen efficiënter werd, het gebruik ervan frequenter werd naarmate het gebruik zich uitbreidde naar een groter aantal industrieën.
Dezelfde paradox deed zich voor met de bredere invoering van efficiëntere druppelirrigatiesystemen in Californië tijdens een langdurige droogte in de jaren tachtig en negentig, wat leidde tot een grotere uitputting van de toch al schaarse grondwatervoorraden van de staat. Aangezien regeringen over de hele wereld maatregelen nemen om water te besparen, waaronder het verbeteren van de efficiëntie van de irrigatie van gewassen, kunnen slecht opgestelde programma's het onbedoelde gevolg hebben dat de wereldwijde watercrisis verergert in plaats van deze te helpen oplossen.
Zowel voor- als overstromingsirrigatie zijn oppervlakte-irrigatiemethoden waarbij water door zwaartekracht over een gebied wordt verdeeld. Het verschil tussen beide is dat irrigatie bij overstromingen inhoudt dat een heel veld onder water wordt gezet, waardoor het water gelijkmatig wordt verdeeld, terwijl voor irrigatie alleen de rijen met sleuven tussen de planten onder water komen te staan.
De meest waterefficiënte manier om gewassen te irrigeren, is druppelirrigatie. Deze "micro-irrigatie"-methode druppelt langzaam water rechtstreeks op de wortels van planten via een dunne buis die ofwel begraven is of net boven de grond zweeft.
Naar schatting wordt 40% van het water verspild bij het gebruik van voorirrigatiesystemen, in tegenstelling tot de 3% die wordt verspild door druppelirrigatiesystemen.
