Apple orchard with drip irrigation (Stefan Michel)

Applying drip irrigation for efficient irrigation water use in varying contexts (Tadjikistan)

Применение технологии капельного орошения для эффективного использования ирригационной воды

Description

Drip irrigation substantially saves water compared to conventional furrow irrigation. Here the technology is applied for different perennial and annual crops and with use of different sources of water.

In the arid areas of Sughd region cultivation of most crops is possible with irrigation only. In many cases conventional furrow irrigation is limited or impossible due to insufficient availability of irrigation water. Furthermore, conventional furrow irrigation is often connected with problems which make irrigated farming unsustainable – high water demand causes shortages for downstream water users and ecosystems, irrigation water can flush out nutrients from soil or cause erosion, high amounts of irrigation water and insufficient drainage can lead to waterlogging and where soil and/or irrigation water contain high amounts of salt to salinization. From an economic perspective, the high amounts of irrigation water required for conventional irrigation can be costly, especially where pumping from sources to fields at higher elevation is required. Climate change impacts like increasing aridity, changing seasonality of rainfall, reduced storage of precipitation as snow and glacier ice and resulting irrigation water shortages during critical seasons require adaptation in irrigated agriculture.

The broader application of drip irrigation is one way to address economic and environmental issues of irrigated farming, while specifically addressing climate change impact. The major effect of drip irrigation is the increased irrigation water use efficiency – “More crop per drop”. This avoids or reduces the above explained impacts of conventional furrow irrigation: water demand is massively reduced allowing irrigating fields and orchards in areas where water availability would not allow for conventional irrigated agriculture; loss of soil nutrients, irrigation induced erosion and waterlogging are avoided, salinization is much less likely and occurs only in small extent in cases where highly mineralized irrigation water is applied (not an issue in the described project region). The reduced need for irrigation water avoids conflict with downstream water users and the needs of ecosystems. Under climate change impact farmers applying drip irrigation have a higher security that sufficient irrigation water is available and the drip irrigation technology allows for an adapted provision of water to the crops in accordance to their physiological demand. Drip irrigation systems can be used to apply the accurate dosages of fertilizer directly to the plants. This increases the effectiveness of fertilizing and the efficiency in terms of costs as much less fertilizer is not taken by the crops.

Drip irrigation is applied for various crops:
•perennial crops: orchards of apple, apricot, pear and other fruit trees, vineyards, lemons in greenhouses;
•corn, onions, potatoes; and
•honey melon and water melon.

The high initial investment influences on the economic profitability of the technology. The project demonstrated that drip irrigation can be used not only for orchards, where it has an advantage over field crops, because there is no need re-install pipes every season. But it can be used for crops such as melons, onion, sunflower and corn. In the case of honey melon and water melon drip irrigation is particularly efficient due to the large area covered by every single plant. Thus the distances between pipes and between drippers can be large to supply each plant, but the plants with their long tendrils and large leaves effectively use the space in between. In trials of onion cultivation the generally high investment needs, required density of tubes and drippers and the comparably low market price made the technology in not economically competitive under current circumstances.

Drip irrigation can be applied with various sources of irrigation water. Compared to conventional furrow irrigation even low amounts of irrigation water or water from comparably costly sources can be effectively used. In the frame of the documented trials the following sources of irrigation water have been used for supplying drip irrigation systems in addition to water from irrigation canals:
•spring water collection with concrete reservoir;
•water from draw well, pumped to small water tower above the well and from their running by gravitation to concrete reservoir, from where it is supplying the drip irrigation system;
•rain water collection from house roofs with concrete reservoir;
•irrigation water withdrawn by large pumps from Syrdarya river and supplied via pipelines to newly irrigated areas;
•irrigation water from household water supply system, stored in concrete reservoir during day times of low demand.

The drip irrigation systems are equipped with manual (use of local irrigation water stored in concrete reservoirs or barrels) or automatic (direct use of irrigation water from pipelines) pressure regulation valves. At the outlets of reservoirs or at the pressure regulations device fertilizer can be added and provided to the plants in exact dosage.

Lieu

Lieu: Sughd region, Tadjikistan

Nbr de sites de la Technologie analysés: 10-100 sites

Géo-référence des sites sélectionnés
  • 69.86325, 40.39832
  • 69.19033, 40.02917
  • 69.03927, 39.9471
  • 69.00631, 40.01235
  • 69.36886, 40.12165
  • 69.62114, 40.31145

Diffusion de la Technologie: appliquée en des points spécifiques ou concentrée sur une petite surface

Dans des zones protégées en permanence ?: Non

Date de mise en oeuvre: 2017; il y a moins de 10 ans (récemment)

Type d'introduction
Drip irrigation of apple tree (Stefan Michel)
Drip irrigation of lemons (Stefan Michel)

Classification de la Technologie

Principal objectif
  • améliorer la production
  • réduire, prévenir, restaurer les terres dégradées
  • préserver l'écosystème
  • protéger un bassin versant/ des zones situées en aval - en combinaison avec d'autres technologies
  • conserver/ améliorer la biodiversité
  • réduire les risques de catastrophes
  • s'adapter au changement et aux extrêmes climatiques et à leurs impacts
  • atténuer le changement climatique et ses impacts
  • créer un impact économique positif
  • créer un impact social positif
L'utilisation des terres
Les divers types d'utilisation des terres au sein du même unité de terrain: Non

  • Terres cultivées
    • Cultures annuelles: céréales - maïs, cultures oléagineuses - tournesol, colza, autres, légumes - melon, citrouille, courge ou cucurbitacées, légumes - légumes-racines (carotte, oignon, betterave, autres)
    • Cultures pérennes (non ligneuses)
    • Plantations d’arbres ou de buissons: citron, fruits, autres, raisins
    Nombre de période de croissance par an: : 1
    Est-ce que les cultures intercalaires sont pratiquées? Non
    Est-ce que la rotation des cultures est appliquée? Oui
Approvisionnement en eau
  • pluvial
  • mixte: pluvial-irrigué
  • pleine irrigation

But relatif à la dégradation des terres
  • prévenir la dégradation des terres
  • réduire la dégradation des terres
  • restaurer/ réhabiliter des terres sévèrement dégradées
  • s'adapter à la dégradation des terres
  • non applicable
Dégradation des terres traité
  • érosion hydrique des sols - Wt: perte de la couche superficielle des sols (couche arable)/ érosion de surface, Wg: ravinement/ érosion en ravines
  • dégradation chimique des sols - Cn: baisse de la fertilité des sols et réduction du niveau de matière organique (non causée par l’érosion), Cs: salinisation/ alcalinisation
Groupe de GDT
  • récupération/ collecte de l'eau
  • gestion de l'irrigation (incl. l'approvisionnement en eau, le drainage)
Mesures de GDT
  • structures physiques - S7: Collecte de l'eau/ approvisionnent en eau/ équipement d'irrigation

Dessin technique

Spécifications techniques

Mise en œuvre et entretien : activités, intrants et coûts

Calcul des intrants et des coûts
  • Les coûts sont calculés : par superficie de la Technologie (taille et unité de surface : ha)
  • Monnaie utilisée pour le calcul des coûts : TJS
  • Taux de change (en dollars américains - USD) : 1 USD = 8.0 TJS
  • Coût salarial moyen de la main-d'oeuvre par jour : n.d.
Facteurs les plus importants affectant les coûts
Water supply and storage systems, densities of drip irrigation pipes and drippers.
Activités de mise en place/ d'établissement
  1. Construction of water supply and storage structures (Calendrier/ fréquence: before irrigation season)
  2. Installation of drip irrigation system (Calendrier/ fréquence: early in spring)
  3. Draining of water storages and drip irrigation system (Calendrier/ fréquence: before cold season sets in)
Intrants et coûts de mise en place (per ha)
Spécifiez les intrants Unité Quantité Coûts par unité (TJS) Coût total par intrant (TJS) % des coût supporté par les exploitants des terres
Main d'œuvre
Construction of water withdrawal systems
Construction of rainwater harvest systems
Construction of water storage
Installation of drip irrigation systems ha 5,0 2800,0 14000,0
Matériaux de construction
Water withdrawal systems
Rainwater harvest systems
Water storage systems
Drip irrigation system orchard ha 5,0 7000,0 35000,0
Drip irrigation system onion field ha 1,0 20000,0 20000,0
Coût total de mise en place de la Technologie 69'000.0
Coût total de mise en place de la Technologie en dollars américains (USD) 8'625.0
Activités récurrentes d'entretien
  1. Refilling of water storage (Calendrier/ fréquence: Depending on specific situation)
  2. Regulation of water supply in drip irrigation system (Calendrier/ fréquence: Permanently during irrigation season)
  3. Control and cleaning of drippers as necessary (Calendrier/ fréquence: At least weekly)

Environnement naturel

Précipitations annuelles
  • < 250 mm
  • 251-500 mm
  • 501-750 mm
  • 751-1000 mm
  • 1001-1500 mm
  • 1501-2000 mm
  • 2001-3000 mm
  • 3001-4000 mm
  • > 4000 mm
Zones agro-climatiques
  • humide
  • subhumide
  • semi-aride
  • aride
Spécifications sur le climat
Précipitations moyennes annuelles en mm : 221.0
Rainfall varies between sites
Nom de la station météorologique : Khujand
Pentes moyennes
  • plat (0-2 %)
  • faible (3-5%)
  • modéré (6-10%)
  • onduleux (11-15%)
  • vallonné (16-30%)
  • raide (31-60%)
  • très raide (>60%)
Reliefs
  • plateaux/ plaines
  • crêtes
  • flancs/ pentes de montagne
  • flancs/ pentes de colline
  • piémonts/ glacis (bas de pente)
  • fonds de vallée/bas-fonds
Zones altitudinales
  • 0-100 m
  • 101-500 m
  • 501-1000 m
  • 1001-1500 m
  • 1501-2000 m
  • 2001-2500 m
  • 2501-3000 m
  • 3001-4000 m
  • > 4000 m
La Technologie est appliquée dans
  • situations convexes
  • situations concaves
  • non pertinent
Profondeurs moyennes du sol
  • très superficiel (0-20 cm)
  • superficiel (21-50 cm)
  • modérément profond (51-80 cm)
  • profond (81-120 cm)
  • très profond (>120 cm)
Textures du sol (de la couche arable)
  • grossier/ léger (sablonneux)
  • moyen (limoneux)
  • fin/ lourd (argile)
Textures du sol (> 20 cm sous la surface)
  • grossier/ léger (sablonneux)
  • moyen (limoneux)
  • fin/ lourd (argile)
Matière organique de la couche arable
  • abondant (>3%)
  • moyen (1-3%)
  • faible (<1%)
Profondeur estimée de l’eau dans le sol
  • en surface
  • < 5 m
  • 5-50 m
  • > 50 m
Disponibilité de l’eau de surface
  • excès
  • bonne
  • moyenne
  • faible/ absente
Qualité de l’eau (non traitée)
  • eau potable
  • faiblement potable (traitement nécessaire)
  • uniquement pour usage agricole (irrigation)
  • eau inutilisable
La qualité de l'eau fait référence à:
La salinité de l'eau est-elle un problème ?
  • Oui
  • Non

Présence d'inondations
  • Oui
  • Non
Diversité des espèces
  • élevé
  • moyenne
  • faible
Diversité des habitats
  • élevé
  • moyenne
  • faible

Caractéristiques des exploitants des terres appliquant la Technologie

Orientation du système de production
  • subsistance (auto-approvisionnement)
  • exploitation mixte (de subsistance/ commerciale)
  • commercial/ de marché
Revenus hors exploitation
  • moins de 10% de tous les revenus
  • 10-50% de tous les revenus
  • > 50% de tous les revenus
Niveau relatif de richesse
  • très pauvre
  • pauvre
  • moyen
  • riche
  • très riche
Niveau de mécanisation
  • travail manuel
  • traction animale
  • mécanisé/ motorisé
Sédentaire ou nomade
  • Sédentaire
  • Semi-nomade
  • Nomade
Individus ou groupes
  • individu/ ménage
  • groupe/ communauté
  • coopérative
  • employé (entreprise, gouvernement)
Genre
  • femmes
  • hommes
Âge
  • enfants
  • jeunes
  • personnes d'âge moyen
  • personnes âgées
Superficie utilisée par ménage
  • < 0,5 ha
  • 0,5-1 ha
  • 1-2 ha
  • 2-5 ha
  • 5-15 ha
  • 15-50 ha
  • 50-100 ha
  • 100-500 ha
  • 500-1 000 ha
  • 1 000-10 000 ha
  • > 10 000 ha
Échelle
  • petite dimension
  • moyenne dimension
  • grande dimension
Propriété foncière
  • état
  • entreprise
  • communauté/ village
  • groupe
  • individu, sans titre de propriété
  • individu, avec titre de propriété
Droits d’utilisation des terres
  • accès libre (non organisé)
  • communautaire (organisé)
  • loué
  • individuel
  • Kindergarten, gov't agency
Droits d’utilisation de l’eau
  • accès libre (non organisé)
  • communautaire (organisé)
  • loué
  • individuel
  • Gov't organizations
Accès aux services et aux infrastructures
santé

pauvre
x
bonne
éducation

pauvre
x
bonne
assistance technique

pauvre
x
bonne
emploi (par ex. hors exploitation)

pauvre
x
bonne
marchés

pauvre
x
bonne
énergie

pauvre
x
bonne
routes et transports

pauvre
x
bonne
eau potable et assainissement

pauvre
x
bonne
services financiers

pauvre
x
bonne

Impact

Impacts socio-économiques
Production agricole
en baisse
x
en augmentation


Varying, depending on crop and specific situation.

risque d'échec de la production
en augmentation
x
en baisse


Varying, depending on crop and specific situation.

surface de production (nouvelles terres cultivées/ utilisées)
en baisse
x
en augmentation


Areas of several hundred hectares additionally cultivated (ongoing)

disponibilité de l'eau d'irrigation
en baisse
x
en augmentation


Absolute quantity of additionally available irrigation water is not high, but due to efficient use actually possible addtional irrigation is significant.

demande pour l'eau d'irrigation
en augmentation
x
en baisse


Actual consumption of irrigation water has not declined, but unsatisfied demand declined.

dépenses pour les intrants agricoles
en augmentation
x
en baisse


Expensive on-farm infrastructure required

charge de travail
en augmentation
x
en baisse


Workload for installation and maintenance is higher than for conventional furrow irrigation.

Impacts socioculturels
Impacts écologiques
quantité d'eau
en baisse
x
en augmentation


Increase in area and productivity of irrigated lands without substantial increase of water withdrawal.

récolte/ collecte de l'eau (ruissellement, rosée, neige, etc.)
réduit
x
amélioré


Use of water from previously not effectively used sources - rainwater from roofs, small springs, small wells.

glissements de terrains/coulées de débris
en augmentation
x
en baisse


Use of drip irrigation for establishment of tree cover at debris flow site.

impacts de la sécheresse
en augmentation
x
en baisse


Improved drought resistance by better availability, regulation and efficient use of irrigation water

Impacts hors site
disponibilité de l’eau (nappes phréatiques, sources)
en baisse
x
en augmentation


Avoided reduction of water availability due to use of water efficient irrigation technology in newly irrigated areas.

dommages sur les champs voisins
en augmentation
x
réduit


Use of drip irrigation for establishment of tree cover at debris flow site.

dommages sur les infrastructures publiques/ privées
en augmentation
x
réduit


Use of drip irrigation for establishment of tree cover at debris flow site.

Analyse coûts-bénéfices

Bénéfices par rapport aux coûts de mise en place
Rentabilité à court terme
très négative
x
très positive

Rentabilité à long terme
très négative
x
très positive

Bénéfices par rapport aux coûts d'entretien
Rentabilité à court terme
très négative
x
très positive

Rentabilité à long terme
très négative
x
très positive

High establishment costs.

Changement climatique

Changements climatiques progressifs
températures saisonnières augmente

pas bien du tout
x
très bien
Saison: saison sèche
précipitations annuelles décroît

pas bien du tout
x
très bien
précipitations saisonnières décroît

pas bien du tout
x
très bien

Adoption et adaptation de la Technologie

Pourcentage d'exploitants des terres ayant adopté la Technologie dans la région
  • cas isolés/ expérimentaux
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
Parmi tous ceux qui ont adopté la Technologie, combien d'entre eux l'ont fait spontanément, à savoir sans recevoir aucune incitation matérielle ou aucun paiement ?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
Nombre de ménages et/ou superficie couverte
Beyond the trials supported by the project the technology is now applied as standard irrigation technology in the newly irrigated areas of Sayhun.
La Technologie a-t-elle été récemment modifiée pour s'adapter à l'évolution des conditions ?
  • Oui
  • Non
A quel changement ?
  • changements/ extrêmes climatiques
  • évolution des marchés
  • la disponibilité de la main-d'œuvre (par ex., en raison de migrations)

Conclusions et enseignements tirés

Points forts: point de vue de l'exploitant des terres
  • Irrigation possible in areas with irrigation water supply insufficient for conventional irrigation technologies.
  • Low amount of irrigation water needed for effective irrigation.
  • Potential of expansion of irrigated land use in previously non-irrigable areas.
Points forts: point de vue du compilateur ou d'une autre personne-ressource clé
  • Same as land-user's view.
Faiblesses/ inconvénients/ risques: point de vue de l'exploitant des terrescomment surmonter
  • Expensive initial investment External financial support;
    Choice of most efficient options, use of cheap versions.
  • Costs of replacement of damaged parts of the system and access to replacement parts External financial support;
    provision of replacement parts
Faiblesses/ inconvénients/ risques: point de vue du compilateur ou d'une autre personne-ressource clécomment surmonter
  • Expensive initial investment Decrease of costs as market of equipment becomes larger;
    Provision of access to suitable financing schemes;
    Application of the technology for crops with high cross margin per area unit/per investment in irrigation.
  • Costs of replacement of damaged parts of the system and access to replacement parts Capacity development on proper maintenance, in particular draining before the cold season;
    Assistance in purchase of durable parts via extension services/procurement cooperatives.

Références

Compilateur
  • Stefan Michel
Editors
Examinateur
  • Umed Vahobov
Date de mise en oeuvre: 8 janvier 2019
Dernière mise à jour: 12 mars 2019
Personnes-ressources
Description complète dans la base de données WOCAT
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La documentation a été facilitée par
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