Технология, которая спасла мир от голода: капельное орошение

researchgate.net

Внедрение системы капельного орошения 50 лет назад позволило повысило урожайность на 50% при экономии воды в 40%. Над этой разработкой работали сотни ученых, и она изменила сельское хозяйство, позволив выращивать агрокультуры даже в пустыне.


Идее повышения урожайности точным орошением много тысяч лет. Примитивным прообразом современных систем капельного орошения были глиняные горшки с водой, которые крестьяне закапывали в землю.  Вода из них просачиваясь и питала корневую систему растений.

Открытие полиэтилена способствовало прорыву в разработке систем капельного орошения

В 1866 году в Афганистане для создания комбинированной системы орошения и дренажа использовались глиняные трубы. Вода для полива просто подавалась в дренажную систему. Через 50 лет немецкие учёные экспериментировали с перфорированными трубами. А профессор Мичиганского университета О.Е. Робери в своих опытах в 1934 году использовал шланг из пористого брезента.

Зачастую, прорыв в одной области науки возможен лишь благодаря достижениям другой. Так и произошло, когда в 1935 году в Великобритании была открыта технология добычи полиэтилена. Полиэтилен стал основным материалом систем капельного орошения, обеспечил гибкость и прочность элементов системы. С развитием технологий производства полиэтилена (увеличением жёсткости и пластичности, удешевлением производства) технология капельного орошения стала более доступной и получила распространение по всему миру.

Кибуц Хацерим – родина капельного орошения

Не случайно современное капельное орошение зародилось в Израиле. Значительная часть страны покрыта пустыней, а 60% площади — территория с засушливым климатом. Среднегодовое количество осадков от 400 до 800 мм в год, а в засушливый год в пустыне Негев иногда лишь 20 мм в год.

Сельскохозяйственное устройство Израиля состояло преимущественно из коммун (кибуцев) значительную часть населения которых составляли репатрианты из Европы. Они обживали пустынные земли на юге страны, огромные необрабатываемые и практически незаселённые территории.

Кибуц Хацерим был основан в 1946 году в пустыне Негев. Эти земли начали осваиваться лишь в 1943 году. В начале 1950-х годов почвы кибуца были признаны непригодными для сельскохозяйственного использования из-за засоленности. Но сегодня эта территория носит прозвище “овощная база Израиля”. 65% овощей, экспортируемых в Европу, идут из пустыни Негев в долине Арава.

Симха Бласс – отец капельного орошения

Израильский инженер-гидротехник Симха Бласс родился в Варшаве и репатриировал в Израиль в 1930 году. Бласс занимал пост инженера по водным ресурсам и был автором крупнейших проектов по водоснабжению Израиля, в частности прокладки первого трубопровода от скважин на северо-западе страны в пустыню Негев.

По легенде, идея капельной оросительной системы ему пришла, когда он заметил в аллее вдоль дороги одно дерево, выделявшееся размером. Причиной оказалась утечка в трубопроводе, питавшая корневую систему этого дерева.

Разработка принципиально новой системы полива захватила Бласса. Он начал проводить испытания с различными материалами. Бласс искал оптимальное давление воды, обеспечивающее равномерную водоподачу, использовал трение для замедления потока до создания стабильной капли. В этих экспериментах ему помогал сын — Иешаяу.

Уже в 1959 году Симха Бласс разработал и запатентовал первое устройство капельной подачи воды. Бласс искал партнёров для испытания и дальнейшего развития своего изобретения. Так в 1965 году было заключено соглашение с кибуцем Хацерим. Совместная работа по улучшению технологии увенчалась выпуском в 1966 году первой в мире системы капельного орошения.

После внедрения системы капельного орошения урожайность в кибуце повысилась на 50% при экономии воды в 40%.

Компания Netafim — пионер в области внедрения капельных технологий

В 1965 году Симха Бласс подписывает соглашение с кибуцем Хацерим о создании  компании Netafim. С того времени и до наших дней эволюция капельного орошения тесно связана с работой учёных компании. На протяжении десятков лет технология совершенствовалась и распространялась по всему миру.

В 1976 году израильский изобретатель Рафи Мехудар в сотрудничестве с компанией разработал новое поколение капельниц, обеспечивающих равномерный расход независимо от качества воды и давления внутри трубопровода. Капельницы также были снабжены системой самоочистки.

1982 год — разработана система компенсаторных капельных линий (Ram Integral Compensated Dripper line), совмещающая технологии встроенных и наружных капельниц (встроенные/вставные регулируемые капельницы).

Вторая половина 80-х годов — компания представляет тонкостенную капельную ленту. Разработка снизила стоимость технологии для промышленных полевых культур, увеличила мобильность применения системы.

В 90-е компания внедрила лабиринт каналов Turbonet с широкими водными потоками. Также запатентовала разработанные специально для теплиц PCJ-капельницы. Это  компенсированные наружные капельницы с антидренажной системой (устраняет эффект постоянного наполнения, что повышает эффективность импульсного орошения).

Вначале 2000-х Netafim запускает новое поколение капельниц Dripnet PC. Они обеспечивают равномерность распределения потока, благодаря системе компенсации давления. Разработка делает возможным орошение участков с сильными уклонами.

Все эти разработки сделали название Netafim синонимом современной и эффективной системы капельного полива.

США — мировой лидер  по количеству площадей под капельным орошением

Поля авокадо близ Сан Диего в 70-е

Первыми разработкой израильских инженеров заинтересовались страны с засушливым климатом — Австралия, Ближний Востока, США (Калифорния).

Именно в США в 1981 году Netafim откроет первый международный филиал. Сегодня дочерние компании открыты в Перу, Индии, Южной Африке, Турции и других странах.

В 1969 году экспериментальная технология была применена в округе Сан-Диего для выращивания авокадо. Большинство садов были высажены на склонах (более дешёвые земли). К тому же, регион имел проблемы с пресной водой. В следующем году был проведён семинар по результатам полевых исследований. В нем приняло участие 600 фермеров из других штатов и представителей государственных учреждений прибыли в Сан-Диего. Семинар стал ежегодным и собирал специалистов из разных уголков страны. Они знакомились с возможностями системы и обсуждали перспективы её внедрения в своих хозяйствах.

В 1974 году именно в Сан-Диего было решено провести второй Международный конгресс по системам капельного орошения. На нём присутствовали более 2000 участников из 29 стран.

В 2005 году США стали мировым лидером по количеству площадей под капельным орошением. В тройку также вошли Индия и Испания (26% от общего количества орошаемых площадей в стране, больше только у Израиля).

 

Заказы на системы поступали из разных стран мира. Поэтому в кибуце Хацерим был построен промышленный комплекс для удовлетворения спроса. В результате — этот кибуц стал самым богатым в стране.

Внедрение капельного полива — фактор борьбы с голодом

Важнейший стимул для дальнейшего расширения географии применения капельного орошения — гуманитарная функция.

Netafim продвигает свои разработки в регионах с засушливым климатом, экономика которых зависит от сельского хозяйства. В 2009-2011 годах совместно с местными властями были разработаны программы увеличения эффективности сельского хозяйства для северо-восточных регионов Бразилии, штата Джаркханд в Индии, юга Замбии и восточной Кении. По доступной цене аграриям были предложены современные технологии по рациональному использованию водных ресурсов и обучение специалистов для их эксплуатации.

Маленькие трубки, которые помогли накормить мир

Несмотря на усилия разработчиков капельного оборудования, микро-орошение используется для полива менее 2% обрабатываемых земель во всём мире.

Ричард Чапин —  “отец капельного орошения” из США. Автор более чем 25 патентов в сфере орошения. Первую систему Watermatic Чапин создал для орошения цветов в теплице.

В 1960 году Ричард Чапин зарегистрировал компанию Chapin Watermatics, которая запустила в производство его “капельные ленты”, представлявшие собой черные пластиковые трубки диаметром около дюйма. Со временем тысячи наборов для капельного орошения были распространены более чем в 150 странах по всему миру, помогая фермерам получать урожай в самых засушливых районах.

Мы помогли людям выращивать сельскохозяйственные культуры, чтобы накормить мир. Некоторые производители заявили, что не могут оставаться в бизнесе без капельного орошения. Мы понятия не имели, что эти маленькие трубки, с которых мы начали, приведут нас в 40 стран мира,-сказал Чапин в интервью в 1994 году.

В мае 2006 года Chapin Watermatics, Inc. была продана с обязательным условием, что покупатель продолжит предоставлять материалы, необходимые для систем капельного полива.

Основанный Чапином фонд Chapin Living Waters призван помочь беднейшим фермерам получать богатые урожаи в условиях засухи.

Капельное орошение в Африке

У системы капельного орошения нет первооткрывателя, ее разрабатывали сотни ученых

Доктор Даниэль Гиллель — израильский ученый, который доказал преимущество технологии капельного орошения над поливом дождеванием и затоплением. Его разработки позволили фермерам не зависеть от способности почвы удерживать влагу. Гиллель помогал фермерам разных стран осваивать новые израильские сельскохозяйственные технологии. С международными миссиями он объездил Бирму, Турцию, Судан, Пакистан, страны Ближнего Востока. В 2012 году за заслуги в отрасли капельного полива его номинировали на Всемирную продовольственную премию.

Доктор Гиллель никогда не занимался коммерциализацией данного метода. Его видение водопользования поддерживается ООН и внедряется в странах Азии, Африки, Австралии, Америки. Его разработки в области микро-ирригации помогают бороться с голодом в отдалённых от достижений науки регионах, меняя к лучшему жизни миллионов людей.

Даниэль Гиллель всегда подчёркивал, что над системой капельного полива трудилось много учёных. Получая премию в 2012 году, он сказал:

Ни один человек не изобретал капельного орошения.