Nawadnianie centralne nie powinno powodować spływu i erozji gleby, chyba że występują problemy projektowe. W przypadku systemów niskociśnieniowych należy użyć innego typu zraszacza lub zwiększyć ciśnienie. Te zmiany umożliwiają nakładanie wody na większy obszar, zmniejszając szybkość aplikacji.
Jeśli projekt systemu jest akceptowalny, ale szybkość pobierania nie, może być konieczne zastosowanie pewnego rodzaju uprawy w celu zwiększenia szybkości infiltracji wody. Jeśli infiltracji nie można zwiększyć, należy zastosować uprawę w celu utworzenia magazynowania powierzchniowego, ponieważ woda, która jest magazynowana lub gromadzi się na powierzchni gleby, może później wsiąknąć.
Systemy nawadniania z centralną osią obrotu często podają wodę w ilościach większych niż szybkość wsiąkania w glebęZastosowanie poliakrylamidu (PAM) do gleby może poprawić infiltrację i ograniczyć erozję gleby.
Przeprowadzono badanie naukowe na komercyjnych polach uprawowych ziemniaków nawadnianych przez niskociśnieniowe centralne systemy nawadniające przez trzy sezony wegetacyjne w południowym Idaho w USA. Działki zostały utworzone w celu uzyskania kilku powtórzeń zarówno konwencjonalnej, jak i zbiornikowej uprawy pod najbardziej zewnętrznymi przęsłami, gdzie występują najwyższe dawki aplikacji. Gleba była gliniasto-piaszczysta, a topografia wahała się od prawie płaskiej do 5% nachylenia. Urządzenia zraszające obejmowały dysze natryskowe na kroplach (spraydrops), dysze natryskowe na wysięgnikach (spraybooms) i dysze natryskowe rotatorowe na kroplach (rotator spraydrops) o ciśnieniu roboczym 138 kPa.
Celem tego badania było zbadanie i ocena roli uprawy zbiornikowej w kontrolowaniu spływu, równomierności zawartości wody w glebie na całym polu i plonu upraw w porównaniu z uprawą konwencjonalną. Uprawa zbiornikowa skutecznie zmniejszyła straty spływu do mniej niż 1% zastosowanej wody, gdy wał był nienaruszony i pozostawał stabilny.
W ciągu trzech lat trwania tego badania uprawa zbiornikowa zwiększyła średnią zawartość wody w glebie o 18%. Ponadto analiza statystyczna wykazała, że uprawa zbiornikowa znacząco zwiększyła procent dostępnej wody w górnych 65 cm strefy korzeniowej (P=0.01). Zastosowanie uprawy zbiornikowej poliakrylamidu (PAM) zwiększyło średni plon o 21%, a średni procent bulw numer jeden wzrósł z 64% dla działek konwencjonalnych do 68% dla działek uprawianych zbiornikowo. Podczas gdy uprawa zbiornikowa znacząco zwiększyła plon (P=0.01), rodzaj zraszacza nie miał znaczącego wpływu na plon.
Donoszono, że poliakrylamid (PAM) stosowany na polach nawadnianych bruzdowo w ilości około 1 kg na hektar poprawia infiltrację i kontrola erozji wywołanej nawadnianiem. W przypadku nawadniania bruzdowego PAM rozpuszczony w strumieniu bruzdowym styka się z powierzchnią gleby i stabilizuje jej strukturę przed oderwaniem wywołanym ścinaniem, zwiększając spójność cząstek, zapobiegając w ten sposób transportowi w odpływie.
Na podstawie sukcesu PAM z nawadnianiem bruzdowym, wielu nawadniaczy jest zainteresowanych wykorzystaniem PAM z nawadnianiem zraszającym. W odróżnieniu od nawadniania bruzdowego, energia uderzenia kropli wody i rozpryskiwanie rozbijają agregaty glebowe i powierzchnię skorupy glebowej, co prowadzi do uszczelnienia powierzchni posypanej gleby i późniejszego spływu i utraty osadów wywołanych erozją.
Wyniki badań terenowych wskazują, że znaczną i długotrwałą poprawę infiltracji oraz kontrolę spływu i erozji można osiągnąć we wszystkich badanych glebach przy pojedynczej aplikacji 1 kg PAM ha-1. W przypadku Fluvisol, gliniasto-pylastego, zabieg PAM zmniejszył erozję o około 64 i 76% na ugorach i działkach uprawnych oraz zwiększył infiltrację odpowiednio o 34 i 18% w porównaniu z grupą kontrolną. W przypadku Fluvisol, gliniasto-piaszczystego, wyniki w porównaniu z grupą kontrolną były bardziej spektakularne, przy czym zastosowanie PAM zmniejszyło erozję gleby o 98 i 96% na ugorach i działkach uprawnych oraz zwiększyło infiltrację odpowiednio o 47 i 45%.
Czym zajmuje się PAM? W przypadku stosowania zgodnie ze standardem NRCS poliakrylamid (PAM) zwiększa infiltrację oprócz niemal całkowitego wyeliminowania erozji bruzdowej. Wzrost infiltracji zmienia się w zależności od kilku cech gleby, szczególnie tekstury. Gleby gliniasto-muliste wykazały około 15% wzrost infiltracji netto i 25% wzrost zwilżania bocznego z płytkich bruzd między niskimi, płaskimi warstwami.
PAM zachowuje bardziej przepuszczalną strukturę porów podczas formowania uszczelnień powierzchniowych podczas nawadniania, umożliwiając w ten sposób zwiększoną infiltrację. Większa infiltracja związana z bruzdami traktowanymi PAM może zwiększyć plony upraw na pochyłych obszarach, tak że jest to prawie jak danie rolnikowi dodatkowego plonu równoważnego innemu nawadnianiu w sezonie wegetacyjnym. Badania wykazały, że ponieważ PAM utrzymuje wierzchnią warstwę gleby na miejscu, zapobiega również przedostawaniu się fosforu, azotu, pestycydów, nasion chwastów i mikroorganizmów do ścieków.
Czy PAM może przechodzić przez zraszacze? Badania przeprowadzone w Waszyngtonie i Idaho wykazały, że wstrzykiwanie PAM bezpośrednio do systemów zraszających zmniejsza powierzchniowe zastoiska i spływ wody oraz sprzyja bardziej równomiernemu wzrostowi roślin dzięki bardziej równomiernemu rozprowadzaniu wody. W tych badaniach koszt wahał się od 5 do 8 dolarów za akr.
Biorąc pod uwagę potencjalne korzyści wynikające ze stosowania systemu PAM, możliwość dozowania większych ilości wody bez spływu lub tworzenia się kałuż czy uszczelniania powierzchni staje się szczególnie cenna w warunkach panujących w środku lata, gdy zraszacze z centralną osią obrotu mają trudności z zaspokojeniem zapotrzebowania roślin na wodę ze względu na ograniczenia szybkości aplikacji zraszaczy w systemach z centralną osią obrotu.
Czy muszę dokonać jakichś zmian w zarządzaniu korzystając z PAM? Tak. PAM utrzymuje wyższe wskaźniki infiltracji w trakcie nawadniania niż zwykle w przypadku wody nieoczyszczonej, więc jeśli praktyki nawadniania nie zostaną dostosowane, PAM może pogorszyć zmienność infiltracji od górnych do dolnych końców pola. Jeśli wskaźniki dopływu zostaną zwiększone podczas początkowego postępu, a następnie zmniejszone do najmniej zrównoważonego przepływu po rozpoczęciu spływu, erozja nadal zostanie znacznie zmniejszona, a czasy postępu skrócone, co poprawi jednorodność infiltracji.
Ponieważ stosowanie PAM zwiększa infiltrację netto bruzdy, może być konieczne dostosowanie zarządzania wodą w celu uniknięcia nadmiernego podlewania. Na polach o stromych bruzdach (>2%) infiltracja ma tendencję do bycia niższą, a woda normalnie szybko przesuwa się w dół pola. Lepsza infiltracja i dłuższe czasy przesuwania się bruzdy wynikające z leczenia PAM prawdopodobnie nie będą tutaj problemem. Jednak na bardzo stromych polach PAM może zwiększyć infiltrację netto na tyle, aby uzasadnić skrócenie czasu nawadniania, ponieważ więcej wody dostaje się do gleby w krótszym czasie.
Na polach o łagodnie nachylonych bruzdach (0-0.5%), a zwłaszcza w przypadku bruzd nieutwardzonych, infiltracja może być stosunkowo wysoka, a czasy postępu nadmiernie długie przy użyciu PAM, co prowadzi do nierównomiernego, w dół bruzdy rozprowadzania wody. Jest to szczególnie problematyczne, gdy strumień dopływu nie jest zwiększany. PAM pozwala irygatorom zwiększyć dopływy bez zwiększania strat erozji bruzdy. Zwiększenie początkowego rozmiaru strumienia znacznie skraca czas postępu i wyrównuje czasy możliwości infiltracji dla górnej i dolnej części pola.
Poliakrylamid może kontrolować erozję gleby co ma miejsce w przypadku nawadniania. Jednak, jak w przypadku wielu praktyk rolniczych, jego zastosowanie, skuteczność i zwrot ekonomiczny różnią się w zależności od pola.
