Geometri Lapangan
Lapangan Adalah Geometri
Setiap lapangan pertanian adalah bentuk geometri: & bentuk itu menentukan seberapa efisien Anda dapat menanam, menyirami, panen, & mengalirkan airnya.
Dua bentuk lapangan dominan dalam pertanian mekanis adalah persegi panjang & lingkaran.
Lapangan persegi panjang adalah default sejarah. Pemakai, penanam, & kombinasi bergerak dalam garis lurus. Belok kepala adalah sederhana. Sistem Pengukuran Tanah Publik Amerika Serikat membagi negara menjadi grid: setiap kabupaten adalah 6 mil × 6 mil (36 mil persegi), dibagi menjadi 36 bagian masing-masing 1 mil persegi. Satu bagian = 640 hektar.
Lapangan lingkaran muncul dengan irigasi sentris di tahun 1950-an. Sebuah lengan motoris yang dipasang di pusat memutar lingkaran, menyiram segala sesuatu yang lengan dapat capai. Dari udara, dataran Great Plains terlihat seperti papan catur hijau di kotak-kotak cokelat.
Geometri Pintu Gerak Balik
Masalah Lingkaran-dalam-Kotak
Sebuah lengan irigasi sentris biasanya panjang setengah mil (2,640 kaki), menggambarkan lingkaran di dalam kotak mil persegi.
Luas lingkaran yang disirami adalah = π × r² = π × (½)² = 0.785 mil persegi (sekitar 503 hektar).
Kotak penuh adalah 640 hektar. Empat sudut kering mencakup 640 - 503 = 137 hektar: sekitar 21,5% dari lapangan yang dibuang.
Rasio ini universal: untuk lingkaran yang tertulis dalam kotak, fraksi yang dibuang adalah (1 - π/4) = 21,46%. Ini tidak tergantung pada ukuran lapangan.
Beberapa petani menginstal sistem sudut: ekstensi yang meluncur ke bawah untuk menyiram sudut. Lainnya menanam tanaman kering (gandum, bunga matahari) di sudut & tanaman irigasi (jagung, alfalfa) di lingkaran.
Mengikuti Garis-Garis Curam Tanah
Budidaya Kontur & Terasering
Lapangan datar adalah geometri yang mudah: persegi & lingkaran. Namun, banyak lahan pertanian di dunia terletak di lereng, & lereng menciptakan masalah geometri: air mengalir ke bawah.
Ketika Anda membajak sejajar dengan bukit, setiap furrow menjadi saluran. Air hujan mengumpul di saluran-saluran tersebut, mempercepat ke bawah, & membawa tanah atas pergi. Ini adalah erosi rill: & itu bisa mengangkat inci tanah atas dalam satu badai.
Budidaya kontur mengatasi masalah ini dengan membajak menghadap ke lereng: mengikuti garis kontur dari tanah. Setiap furrow berfungsi sebagai bendungan kecil, menangkap air & membiarkannya menyerap daripada mengalir.
Garis kontur adalah garis ketinggian yang sama: garis yang sama yang Anda lihat pada peta topografis. Ketika seorang petani membajak mengikuti kontur, setiap titik di furrow tersebut berada pada ketinggian yang sama. Air tidak memiliki arah mengalir ke bawah di sepanjang furrow, jadi air mengumpul & menyerap.
Terasering mengambil budidaya kontur lebih jauh. Pada lereng yang curam (>8% grade), teras dibuat di atas tebing: platform datar geometri yang rata, seperti tangga untuk tanaman. Setiap teras adalah permukaan datar yang dibatasi oleh riser. Geometri mengubah lerengan kontinu menjadi permukaan datar yang terpisah.
Mengapa Garis Kontur Berfungsi
Sertakan dua ladang pada lereng 5%: lahan turun 5 kaki untuk setiap 100 kaki jarak horizontal.
Ladang A membajak sejajar ke bawah. Ladang B membajak mengikuti garis kontur (menghadap ke lereng).
Keduanya menerima hujan 2 inci yang sama.
Grid Geometris untuk Penanaman
Jarak Baris & Jarak Tanaman
Ketika Anda menanami sebuah lapangan, Anda menciptakan grid geometris. Dua angka yang menggambarkannya: jarak baris (jarak antara baris) & jarak tanaman (jarak antara tanaman dalam satu baris).
Perhitungan standar untuk tanaman per hektar:
tanaman per hektar = 43.560 ÷ (jarak baris × jarak tanaman)
di mana kedua jarak tersebut dalam kaki. Angka 43.560 adalah jumlah kaki persegi dalam satu hektar.
Misalnya: jagung yang ditanam dengan jarak 30 inci (2,5 kaki) dengan jarak tanaman 8 inci (0,667 kaki):
tanaman per hektar = 43.560 ÷ (2,5 × 0,667) = 43.560 ÷ 1,667 = 26.130 tanaman per hektar
Penempatan Sekuatif vs. Penempatan Segi Tiga
Penempatan sekufat menempatkan tanaman di sudut-sudut persegi. Sederhana, mudah dikelola dalam dua arah.
Penempatan segi tiga setara (juga disebut offset atau baris yang bercabang) menggeser setiap baris berikutnya setengah jarak tanaman. Ini memuat 15,5% lebih banyak tanaman per hektar dibanding penempatan sekufat pada jarak minimum tanaman ke tanaman yang sama.
Mengapa? Dalam penempatan sekufat, jarak diagonal antar tanaman adalah d × √2 ≈ 1,414d: ruang yang terbuang. Dalam penempatan segi tiga, setiap tanaman berjarak sama dari enam tetangganya, memuat ruang area lebih efisien. Hal ini adalah alasan mengapa koma heksagonal adalah cara yang paling efisien untuk menutupi bidang.
Menghitung Populasi Tanaman
Seorang petani kacang tanah sedang mempertimbangkan dua konfigurasi tanam:
Opini A: Jarak baris 15 inci (1,25 kaki), jarak tanaman 3 inci (0,25 kaki): grid standar persegi.
Opini B: Jarak baris 15 inci yang sama, jarak tanaman 3 inci yang sama, tetapi dengan penempatan segi tiga setara (offset): setiap baris berikutnya bergeser 1,5 inci.
Lereng, Derajat, dan Aliran Air
Geometri Drainase
Air mengalir ke bawah. Geometri berapa cepat hal itu mengalir ditentukan oleh lereng, yang petani dan insinyur ungkapkan sebagai derajat (persen lereng).
Derajat = (tingkat naik ÷ jalan) × 100
Lereng 2% berarti tanah turun 2 kaki untuk setiap 100 kaki jarak horizontal. Lereng 1% turun 1 kaki per 100 kaki.
Drainase Permukaan
Agar air permukaan dapat mengalir dengan baik, lahan harus memiliki derajat minimal 1-2%. Di bawah 1%, air mengumpul di tempat rendah. Di atas 5-8%, erosi menjadi masalah serius. Titik yang paling cocok untuk lahan pertanian umumnya adalah 1-3%.
Drainase Pipa
Pada daerah datar dan lembap (Belt Corn Amerika Serikat, Belanda), petani menginstal drainase pipa: jaringan pipa berlubang yang ditanam 3-4 kaki dalam. Air menembus tanah, masuk ke lubang berpori, dan mengalir melalui pipa ke saluran keluar.
Dua pola geometri umum:
- Polos: Pipa berjalan paralel di sepanjang lahan, terhubung ke pipa pengumpul utama di satu ujung. Geometri sederhana, berfungsi di lereng uniform.
- Polos Ikan: Pipa lateral yang bercabang dari pipa utama sentral pada sudut 45-60°, seperti tulang ikan. Penutupan yang lebih baik untuk lahan berbentuk tidak wajar atau lahan dengan area rendah di tengah.
Jarak pipa tergantung pada jenis tanah: 30-50 kaki di tanah liat (air bergerak lambat), 80-100+ kaki di tanah pasir (air bergerak cepat). Pipa yang ditanam sendiri harus memiliki derajat minimal 0,1%: cukup untuk menjaga air mengalir ke saluran keluar.
Mengatur Drainase
Seorang petani memiliki lahan 40 hektar yang 1.320 kaki × 1.320 kaki (seperempat dari seperempat sebidang). Lahan miring secara merata dari utara ke selatan.
Sisi utara berada pada ketinggian 102 kaki. Sisi selatan berada pada ketinggian 100 kaki.
Mereka ingin menginstal drainase pipa paralel yang dijalankan dari utara ke selatan, dengan pipa yang ditempatkan 60 kaki apart.
Geometri Pertanian — Ringkasan
Apa yang Anda Pelajari
Pertanian adalah geometri yang diterapkan pada skala landscape:
- Tata letak lapangan: Lapangan persegi untuk alat berjalan lurus, lapangan lingkaran untuk irigasi sentris. Lingkaran dalam kotak menghabiskan 21,5% area: konstanta geometri.
- Bertanam kontur: Membalikkan rawa 90° terhadap kemiringan mengubah saluran drainase menjadi penghalang infiltrasi. Pematangan menghasilkan langkah-langkah geometri di tanah yang curam.
- Spasi tanaman: Rumus tanaman/ekar = 43,560 ÷ (baris × jarak tanaman) mengatur kepadatan tanaman. Spasi segitiga lebih banyak ~15% tanaman daripada spasi persegi pada jarak minimum yang sama: pengemasan hexagonal dekat.
- Drainase: Grade = rise/run. Drainase permukaan membutuhkan minimum 1-2%. Drainase pipa menggunakan pola pipa paralel atau melengkung 0.1%+ grade. Jarak antar pipa tergantung pada kebolehan tanah.
Setiap keputusan yang diambil seorang petani, di mana harus membajak, seberapa dekat menanam, di mana meletakkan pipa, adalah masalah geometri. Geometri ini tidak kompleks, tetapi jika salah, akan kehilangan tanah pertanian, air, & hasil panen.