Wydajne podlewanie

Doświadczenie 1

Napełnij wodą 3 identyczne szklanki. Papierowy ręcznik potnij na paski długości około dwukrotnie większej niż wysokość szklanki oraz szerokości odpowiednio 1, 3 i 6 cm. Każdy pasek zmocz wodą na całej długości i umieść pojedynczo w szklankach, przewieszając w połowie przez krawędź szklanki. Każdą ze szklanek umieść na talerzyku na całą noc.

Wyjaśnienie: To prosty sposób na podlewanie. Woda jest tu podciągana dzięki siłom kapilarnym na włóknach papieru. Przelewa się nad przeszkodą (krawędzią szklanki), by doszło do wyrównania poziomu cieczy po obu stronach papierowego łącznika. Wydajność przepływu zależy od szerokości paska – najmniej wody zbiera się w talerzyku z najwęższym paskiem – pozwala to precyzyjnie zaplanować, ile wody będzie dostarczane do doniczki.

Doświadczenie 2

Urządzenie do podlewania można zbudować z plastikowych butelek po napojach – jak najmniejszą igłą (np. do strzykawek) zrób otwór poniżej szyjki z zakrętką. Przy podstawie butelki wbij pinezkę, dociskając ją do ściany butelki. Po napełnieniu wodą i zakręceniu butelki obserwuj wyciekanie kropli i ewentualnie zmień pozycję pinezki lub wyjmij ją, ustawiając wyciekanie kropli raz na kilka sekund.

Wyjaśnienie: Jeśli w zakręconej butelce z wodą zrobimy jeden mały otwór przy dnie, woda nie będzie swobodnie wyciekała z butelki. Przeszkodzi temu napięcie powierzchniowe (sklejające ze sobą cząsteczki wody) oraz ciśnienie atmosferyczne przeciwstawiające się wypływowi wody – bez niego w opróżniającej się butelce powstawałaby próżnia. Dlatego trzeba zrobić drugi otwór, którym powietrze będzie wnikać i zastępować przestrzeń zwolnioną przez wypływający płyn. Jeśli wykonamy bardzo małe otwory (wystarczy szpara powstała przez wbicie pinezki), wyciekanie wody będzie bardzo wolne – uzyskamy „kropelkowe” nawadnianie gleby. Jeśli otwory będą stosunkowo duże po wyjęciu pinezki, woda zacznie wyciekać strużką z dolnego otworu jak z fontanny. Szybkość wypływu zależy od ciśnienia hydrostatycznego, a to jest tym wyższe, im wyższy jest słup cieczy nad dolnym otworem. W miarę ubywania wody i obniżania się jej słupa ciśnienie będzie maleć, a zatem i spadnie częstość wyciekania kolejnych kropel lub strużka „fontanny” będzie strzelać na coraz krótszą odległość.

Doświadczenie 3

Wykorzystaj dwie identyczne doniczki o pojemności ok. 2 l (z otworami w dnie) napełnione taką samą ilością ziemi. W upalny dzień wystaw obie na słońce, aby ziemia całkowicie wyschła (alternatywnie wysusz glebę w piekarniku nastawionym na 100˚C). Do jednej doniczki wlej 500 ml wody jednorazowo „od góry”. Do drugiej wstaw butelkę po wodzie mineralnej o pojemności 500 ml, pozwalającą na nawadnianie kropelkowe – możliwie najmniejszą igłą do strzykawki zrób otwór w dnie. Napełnioną wodą butelkę zakręć i odwróć „do góry nogami”. Delikatnie odkręć nakrętkę (wykorzystując ją jak zawór regulacyjny), tak aby kropla ściekała raz na 1–2 s lub wolniej. W takiej pozycji umieść butelkę w doniczce (możesz oprzeć ją o ścianę).

Wyjaśnienie: Przesuszona gleba bardzo słabo wiąże wodę – przy jednorazowym podlaniu niemal bez zatrzymania przecieka ona przez doniczkę. Nierówności na powierzchni cząstek gleby tworzą kieszenie, w których uwięzione zostaje powietrze, blokując dostęp wodzie. Z drugiej strony napięcie powierzchniowe (siły „sklejające” ze sobą cząsteczki wody) sprawia, że woda nie bardzo „chce” zwilżać i przyklejać się do takich nierównych cząstek gleby, bo musiałaby „rozewrzeć” nieco własne szeregi. Przez to sucha gleba wykazuje efekt superhydrofobowy – odpychający wodę – co utrudnia podlewanie, a po suszy przyczynia się do gwałtownych powodzi. Dopiero powolne nasycanie wodą pozwala powietrzu uciekać z mikroskopijnych kieszeni, robiąc miejsce wodzie. Część wody zostaje uwięziona jako woda higroskopijna – tak jak wcześniej powietrze nie jest jej już łatwo opuścić zakamarki gleby. Działa ona jednak jak klej, do którego przyczepia się tzw. woda kapilarna, rozpięta na wielu cząstkach gleby (tzw. sorpcja fizyczna gleby). To właśnie ta bardziej mobilna woda kapilarna jest dostępna dla roślin. Dalsze podawanie wody prowadzi do pełnego wysycenia gleby powyżej jej możliwości sorpcyjnych, powodując odpływ jej nadmiaru – podlewanie kropelkowe może ograniczać straty wody tego typu, jeśli odpowiednio dobierze się prędkość dostarczania wody.

Doświadczenie 4

W plastikowej butelce po napoju wytnij nożem lub grubą igłą dwa otwory o średnicy 4–5 mm tuż przy dnie. Jeden powinien być odrobinę wyżej niż drugi. Napełnij butelkę wodą i zakręć. Umieść w misce i obserwuj, co się dzieje.

Wyjaśnienie: Podobnie jak w doświadczeniu 2, górnym otworem zasysane jest powietrze, a położonym niżej wypływa woda, napełniając miskę. Gdy poziom cieczy w misce będzie wyższy niż górny otwór, to dalszy napływ powietrza i wyciekanie wody ustanie do czasu, gdy poziom wody w misce nie obniży się w wyniku np. parowania, ponownie odkrywając na chwilę górny otwór. Przy użyciu dużej butelki pozwala to na uzyskanie kultury zalewowej, w której poziom cieczy jest stały (i równy wysokości, na jakiej znajduje się górny otwór), a która może pozwolić przetrwać roślinom nawet 2 tyg., o ile dobrze zniosą ciągłe zalanie korzeni.

***

Uwaga!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe wskutek doświadczeń.

***

Zestaw przyrządów i materiałów

2 butelki po napojach (najlepiej gazowanych, o grubych ściankach), butelka po wodzie mineralnej 500 ml, igła strzykawki, pinezka, dwie doniczki, ziemia ogrodowa, papierowy ręcznik lub papier toaletowy, miska

Niewliczone w cenę: piekarnik, talerze głębokie, szklanki, nóż, nożyczki

Czas przygotowania: 3 godz. + doba obserwacji

Koszt: 37 zł

***

Wiedza W PIGUŁCE

Za czasów chińskiej dynastii Han, w I w. p.n.e., pojawił się podręcznik praktyk rolniczych („Fan Shengzhi shu”). Do dziś dotrwały tylko jego fragmenty wzmiankujące m.in. o systemie nawadniania polegającym na wkopywaniu w ziemię ceramicznych nieglazurowanych naczyń, które następnie napełniano wodą. Porowate ścianki zapewniały powolne przesączanie się wody.

W Europie zainteresowanie efektywnym podlewaniem roślin pojawiło się, gdy niemieccy badacze zaczęli eksperymentować z systemami ceramicznych rur mogących służyć zarówno do odwadniania, jak i nawadniania pola. Było to w 1860 r. 70 lat później Symcha Blass, inżynier urodzony w Warszawie, dokonał przełomowej obserwacji podczas pobytu na terenach obecnego Izraela – część drzew na suchym obszarze rosła lepiej, bo nieszczelna rura wodociągowa wydajnie zwilżała glebę wokół korzeni. Przyczyniło się to do opracowania systemu nawadniania kropelkowego (wodę podawano niewielkimi porcjami – po kropelce), w czym m.in. upatruje się późniejszy sukces rolnictwa izraelskiego.

Systemy nawadniania kropelkowego świetnie sprawdzają się również w szklarniach. Woda jest wtedy pompowana pod ciśnieniem do bolców z otworami lub rurek wkopanych w ziemię. Wykorzystuje się też nawadnianie powierzchniowe – krople ściekają na glebę tuż przy roślinie. Zużycie wody spada wtedy nawet o 50%! W przypadku niektórych gatunków (np. winorośli) uzyskuje się zwiększenie plonów. Dodatkowo wraz z wodą można dostarczać nawozy w postaci rozpuszczonych soli mineralnych. Dozowanie jest wtedy precyzyjniejsze. Niestety, w takich systemach mogą zatykać się otwory, a gryzonie nadgryzają instalację.