mały|261x261px|nawadnianie kroplowe Nawadnianie kroplowe (ang. drip irrigation, trickle irrigation) – rodzaj mikronawadniania, który potencjalnie pozwala zaoszczędzić wodę i składniki odżywcze poprzez powolne dostarczanie wody bezpośrednio do korzeni uprawianych roślin w regulowanych małych porcjach z powierzchni gleby lub z umieszczeniem instalacji pod jej powierzchnią. Celem jest podanie wody bezpośrednio w strefę korzeniową i ograniczenie jej parowania. System nawadniania kroplowego dostarcza wodę poprzez sieć zaworów, rur, przewodów i kroplowników. Przy odpowiednim zaprojektowaniu, instalacji, konserwacji i użytkowaniu, system nawadniania kroplowego może być bardziej wydajny niż inne systemy nawadniające, np. nawadnianie powierzchniowe czy nawadnianie zraszające.
Współczesne nawadnianie kroplowe jest uznawane za jedną z najważniejszych innowacji w rolnictwie od czasu wynalezienia w latach 30. XX wieku zraszacza uderzeniowego, który stanowił pierwszą praktyczną alternatywę dla nawadniania powierzchniowego.
Według danych z 2012 roku, najszybciej rozwijającymi się rynkami mikronawadniania (w tym kroplowego) były Chiny i Indie, a na świecie metodami tego typu nawadniano łącznie ponad 10 milionów hektarów. Stanowiło to jednak mniej niż 4% całkowitej powierzchni nawadnianej globalnie. W tym samym okresie światowym liderem rynku była izraelska firma (utrzymywała pozycję lidera także w 2018 roku), a drugie miejsce zajmowała indyjska firma Jain Irrigation. W 2017 r. firma Rivulis przejęła Eurodrip i stała się drugim co do wielkości producentem systemów nawadniania na świecie. W 2023 roku zaledwie 3% rolników na świecie stosowało nawadnianie kroplowe.
Historia Starożytne Chiny Metody o zasadzie zbliżonej do mikronawodnienia znane były już w starożytności. W dziele , napisanym w Chinach w I wieku p.n.e., opisano metodę zakopywania nieglazurowanych naczyń glinianych (znanych czasem jako Ollas) wypełnionych wodą, która stopniowo przesiąkała do gleby.
Rozwój współczesny Rury podziemne Nowoczesne nawadnianie kroplowe zaczęto rozwijać w Niemczech w latach 60. XIX wieku, kiedy badacze zaczęli eksperymentować z systemami nawadniania podpowierzchniowego przy użyciu rur ceramicznych z gliny i tkanin przepuszczających wodę stosując je w celu równoczesnego nawadniania i odwadniania.
Rury perforowane W latach 20. XX wieku rozszerzono badania nad zastosowaniem perforowanych rur w systemach nawadniania kroplowego.
Tworzywa sztuczne Wykorzystanie tworzyw sztucznych do magazynowania i dystrybucji wody w nawadnianiu kroplowym zostało opracowane w Australii przez Hannisa Thilla.
Kroplownik z tworzywa sztucznego, trickle irrigation Dalszy rozwój nastąpił po upowszechnieniu tworzyw sztucznych po II wojnie światowej. Kluczowe prace w tym obszarze prowadzono m.in. w Izraelu, gdzie inżynier Simcha Blass i jego syn Yeshayahu wraz z zespołem opracowali metodę wykorzystania plastikowego kroplownika — udoskonalili koncepcję emitera o odpowiednio zaprojektowanej ścieżce przepływu, zapobiegającej zapychaniu się otworów. Zamiast uwalniać wodę przez drobne otwory łatwo blokowane przez zanieczyszczenia, zdecydowano się na większe i dłuższe kanały zwalniające przepływ wody dzięki zjawisku tarcia wewnątrz emitera. Pierwszy system eksperymentalny tego typu został zainstalowany w 1959 roku przez Blassa, który w 1964 roku nawiązał współpracę z Kibucem Hatzerim w celu utworzenia firmy Netafim. Razem opracowali i opatentowali pierwszy praktyczny nawierzchniowy kroplownik do nawadniania. System ten zwiększył także efektywność stosowania nawozów. Według dziennika „The Times of Israel” wprowadzenie tej technologii było rewolucyjne i pozwalało zaoszczędzić do 70% wody w uprawie ryżu.
Ważny krok w rozwoju nawadniania kroplowego z użyciem wody zasolonej poczynili Goldberg i Shmueli (1970)Goldberg D, Shmueli M. (1970). Drip Irrigation—A Method Used Under Arid and Desert Conditions of High Water and Soil Salinity. Transactions of the ASAE 13 (1): 0038–0041.. Zastosowali oni system nawadniania kroplowego na powierzchni gleby w pustynnym regionie Arava w południowym Izraelu i udowodnili, że metoda ta działa bardzo efektywnie nawet przy wykorzystaniu wód zasolonych.
Później upowszechniło się nawadnianie kroplowe na powierzchni gruntu (ang. surface drip irrigation), które pomaga w zminimalizowaniu problemu zapychania się podziemnych rurociągów. Zastosowanie takiego systemu jest postrzegane jako jedno z najefektywniejszych sposobów aplikacji wody roślinom.
Firma Netafim opracowała także technologię służącą do kroplowego nawadniania ryżu. Pola ryżowe odpowiadają za 10% światowej emisji metanu, co odpowiada rocznej emisji około 400 milionów samochodów. Technologia ta została wprowadzona m.in. we Włoszech, Turcji i Indiach. Inna izraelska firma, N-Drip, opracowała system „smart drip” przeznaczony do upraw ryżu. Według „The Times of Israel” zwiększa on wydajność nawet o 33%, pozwala zredukować zużycie nawozów o 50%, ograniczyć emisję gazów cieplarnianych (dwutlenku węgla i metanu) o 50–85% oraz zmniejszyć zużycie wody o połowę.
Od lat 60. XX wieku metoda szybko rozprzestrzeniła się w Australii, Ameryce Północnej i Południowej. Udoskonalenia technologiczne wprowadzili m.in. Dan Goldberg i M. Shmueli z uczelni w Rehovot (Izrael), testując kroplowanie nawet przy użyciu wód o wyższej zasoleniu i osiągając zadowalające wyniki w uprawach warzyw.
Taśma kroplująca (drip tape) thumb|Taśma kroplująca stosowana w systemach nawadniania kropelkowego Taśma kroplująca to cienkościenna rura wykorzystywana w nawadnianiu kroplowym. Taśmy te wykonuje się zazwyczaj z polietylenu i sprzedaje w formie spłaszczonej na rolkach. Grubość ścianek taśmy wynosi zwykle od 4 do 25 milsów (0,10–0,64 mm). Woda wypływa z taśmy poprzez emitery rozmieszczone w równych odstępach (np. od 15 do 60 cm).Taśma kroplująca jest materiałem nadającym się do recyklingu. Po zastosowaniu może być zbierana, oczyszczana i przerabiana na surowiec do dalszej produkcji tworzyw sztucznych.
Pierwszą tego typu taśmą była Dew Hose, która została opracowana na początku lat 60. XX wieku przez Richarda Chapina i Jaime Leal-Diaza z firmy Chapin Watermatics. Przełom nastąpił w roku 1987, kiedy firma Plastro Irrigation wprowadziła na rynek taśmę T-Tape z nacięciami (slit outlet) i układem przepływu laminarnego, który później przekształcono w system przepływu turbulentnego. Chapin Watermatics zostało przejęte w 2006 roku przez , a obecnie działa w ramach jej amerykańskiej filii, Jain Irrigation Inc, USA. W 1988 roku wykorzystywało je zaledwie 5% nawadnianych areałów, natomiast w 2010 roku już około 40%.
Trickle ring Trickle ring to okrągłe urządzenie, które równomiernie rozprowadza wodę wokół podstawy drzewa lub krzewu. Jest podłączone do źródła wody za pomocą węża ogrodowego albo przewodu kroplującego i może być częścią większej sieci nawadniającej. Regulacja przepływu pozwala na podawanie wody w taki sposób, by minimalizować straty przez spływ powierzchniowy i parowanie.mały|Taśma kroplująca (T-tape) Zastosowanie i typ mały|Kroplownik w systemie nawadniającym Nawadnianie kroplowe stosuje się w uprawach rolnych, w komercyjnych szklarniach oraz w przydomowych ogródkach. Metoda ta jest szczególnie popularna w obszarach o bardzo ograniczonych zasobach wody. Najczęściej nawadnia się w ten sposób rośliny o wysokiej wartości plonu lub takie, które są wrażliwe na niedobór wody, np. banany, cytrusy, truskawki, trzcinę cukrową, bawełnę, kukurydzę czy pomidory. Coraz więcej jest też zestawów do samodzielnego montażu dla działek przydomowych (zawierają zegar, wąż i kroplowniki).
Nawadnianie kroplowe naziemne Przewody w systemie naziemnym układa się na powierzchni gleby, co ułatwia kontrolę pracy i naprawę ewentualnych nieszczelności. Woda wypływa w ściśle ustalonych punktach (kroplownikach) i wnika w glebę w niewielkim promieniu od źródła, co pozwala ograniczyć straty przez parowanie i skierować nawodnienie dokładnie do strefy korzeni roślin.
Zaletą takiego rozwiązania jest prostota montażu – w razie potrzeby przewody można szybko przełożyć w inne miejsce. Wadą bywa wyższe ryzyko uszkodzeń mechanicznych (przez ludzi czy maszyny) oraz większa wrażliwość na promieniowanie UV (konieczność stosowania odpowiednich materiałów odpornych na warunki atmosferyczne). Naziemna instalacja kroplowa jest jednak powszechnie stosowana m.in. w sadach, winnicach i uprawach warzyw w tunelach foliowych, a także w ogrodach przydomowych.
Nawadnianie kroplowe pod powierzchnią gleby (subsurface drip irrigation, SDI) W odmianie nawadniania podpowierzchniowego kroplowniki lub taśma kroplująca są zakopane pod powierzchnią gleby na poziomie korzeni roślin lub tuż poniżej. Woda uwalniana jest w strefie korzeniowej, co minimalizuje straty na parowanie i zwiększa efektywność nawożenia azotowego (dzięki podawaniu nawozu bezpośrednio do korzeni).
Takie rozwiązania zyskują popularność w uprawach rzędowych, zwłaszcza w regionach o ograniczonych zasobach wodnych lub przy wykorzystaniu wody wtórnie uzdatnionej.Badania prowadzone w różnych stacjach doświadczalnych (m.in. w regionie Oksytanii we Francji czy w ośrodkach INRAE) wykazały nawet kilkudziesięcioprocentowe oszczędności w zużyciu wody i nawozów przy niekiedy wyższych plonach w porównaniu z nawadnianiem deszczownianym. Wadą takiego systemu są wyższe koszty instalacji, trudniejszy serwis (przewody są zakopane) oraz ograniczenie w głębszej uprawie gleby. Nawadnianie podziemne stosowane bywa także przy zieleni miejskiej (np. trawniki, parki), w tym z użyciem oczyszczonych ścieków komunalnych. mały|Linia kroplująca zakopana w pobliżu sadzonek pomidorów (USA)
Budowa i działanie mały|Schemat instalacji nawadniania kroplowego mały|Rozmieszczenie wody w glebie przy nawadnianiu kroplowym podpowierzchniowym mały|Kwiaty w szkółce roślin podlewane systemem nawadniania kroplowego w Izraelu mały|Kroplownik w doniczce Typowy system nawadniania kroplowego obejmuje następujące elementy (w kolejności od źródła wody):
pompa lub inne źródło wody pod ciśnieniem filtr wody lub system filtrów (np. odśrodkowy, piaskowy, dyskowy) system nawożenia i chemizacji (tzw. fertygacja i chemigacja) – opcjonalnie (np. ) zawory zwrotne i sterujące reduktor ciśnienia (w razie potrzeby) magistralne rury rozprowadzające (o większej średnicy) i ewentualnie rury drugorzędne zawory odcinające (sterowane ręcznie lub automatycznie) elastyczne przewody polietylenowe (tzw. linie kroplujące lub „lateral lines”) złączki, kolanka, trójniki, zaślepki itp. kroplowniki (emitery) lub mikrozraszacze (jeśli zastosowano)
Pompy i zawory mogą być sterowane ręcznie lub automatycznie (przy użyciu sterowników). Woda często jest filtrowana, aby zapobiec zapychaniu się kroplowników przez cząstki stałe. Nawadnianie kroplowe szczególnie dobrze sprawdza się przy wykorzystaniu wody pochodzącej z recyklingu (tzw. „wody szarej” lub oczyszczonych ścieków komunalnych), ponieważ przepisy zazwyczaj ograniczają możliwość rozpraszania wody niespełniającej norm w powietrzu.
Do systemu można podłączyć aparaturę do dozowania nawozów (fertygacja) lub środków chemicznych (chemigacja). Nawozy można podawać w sposób ciągły lub przerywany.
Prawidłowo zaprojektowany, zamontowany i utrzymywany system nawadniania kroplowego może poprawić efektywność zużycia wody dzięki zminimalizowaniu parowania i przesiąków głębinowych. Dodatkowo zmniejsza się ryzyko chorób przenoszonych przez kontakt wody z liśćmi. W regionach o bardzo ograniczonych zasobach wodnych celem bywa raczej zwiększenie plonów przy tym samym zużyciu wody, niż sama oszczędność wody.