Transcript 1.2. Uvod u sustave za navodnjavanje i osnove
z
Tema 1. UVOD U SUSTAVE ZA NAVODNJAVANJE I OSNOVE NAVODNJAVANJA 2. DIO
Dr.sc. Marko Josipović 1 , Prof.dr.sc
. Jasna Šoštarić 2 , Monika Marković dipl.ing.polj.
2 , Dr.sc
. Hrvoje Plavšić 1
1 Poljoprivredni institut Osijek, Južno predgrađe 17, Osijek, 31103 2 Sveučilište J.J. Strossmayera u Osijeku, Poljoprivredni fakultet u Osijeku, Svačićeva 1d, Osijek, 31000
z
UDRUGA KORISNIKA SUSTAVA ZA NAVODNJAVANJE OPATOVAC UDRUGA KORISNIKA ZA NAVODNJAVANJE TOMPOJEVCI OPĆINA ODŽAK
z
Suša
• Provođenje agrotehničkih mjera, a tako i navodnjavanja zahtjeva ozbiljan analitičan pristup koji započinje sa određivanjem same potrebe za pojedinom mjerom.
• Kada govorimo o navodnjavanju, najjednostavniji način je praćenje vremenskih uvjeta i pojave suše na nekom području.
• Prema rezultatima pojedinih istraživanja na području Osječko baranjske županije u razdoblju od 1973. do 2011. god. četrnaest godina je bilo sušno.
z
Suša
• Međutim, analiza posljednjih osamnaest godina je pokazala da je svaka šesta godina bila sušna.
• Nadalje, u razdoblju od 2000. do 2011. god. pet godina je bilo ekstremno sušno.
• Rezultati analiziranih vremenskih uvjeta ukazuju na učestaliju pojavu sušnih i pojavu ekstremno sušnih godina.
z • • Suša je duže vremensko razdoblje kada je zabilježen nedostatak oborine na nekom području, a ima negativan učinak na ekosustave, poljoprivredu, gospodarstvo i društvo u cjelini.
Štete izazvane sušom mjere se u milijunima. Sve češća pojava sušnih razdoblja postala je svjetski problem kojim se bave mnogi stručnjaci.
• Naravno, glavna negativna posljedica je pojava gladi i bolesti. Prema tome, razlikujemo i različite oblike suše: -
meteorološka suša
je definirana kao deficit oborina u određenom razdoblju; -
agrometorološka suša
je uzrokovana manjkom vode u površinskom sloju tla; -
hidrološka suša
je definirana smanjenim protokom vode u rijekama, te razinama vode u jezerima i u podzemnim bunarima.
nižim
z • • • • • Obzirom na sve češću pojavu sušnih razdoblja u proteklom desetljeću vode se razne rasprave o promjeni klime posebice o povećanju temperatura zraka.
Prema tome, na području istočne navodnjavanjem kao dopunskom mjerom.
Hrvatske postoji potreba za Dopunsko navodnjavanje znači navodnjavati u kritičnim razdobljima vegetacije kada nema oborina, a u vrijeme vegetacije našem podneblju to razdoblje je upravo u većeg broja kultura.
Ako govorimo o podneblju s nedovoljnom tijekom količinom oborine (ili izostankom) većeg dijela godine (aridna područja) tada je navodnjavanje osnovna mjera.
Naravno, uzgajamo li kulture u zatvorenom objektu (staklenici i plastenici) tada će navodnjavanje također biti osnovnog karaktera i uglavnom se provodi s prihranom (fertigacija).
z • Često se u praksi koristi izrada klimadijagrama po H. Walteru kako bi se prikazalo kretanje količine oborine (mm) i temperatura zraka ( 0 C) na nekom području i u željenom razdoblju.
• Uglavnom se u poljoprivrednoj praksi koriste modificirani klimadijagrami koji prikazuju odnos oborine i temperatura zraka za vegetacijsko razdoblje.
• Za primjer prikazan je klimadijagram (A) za (1961.-1990.) i (B) 2012. god.
tridesetogodišnje razdoblje • Plava boja na klimadijagramu predstavlja razdoblje dovoljne kao što je u većem dijelu tridesetog razdoblja.
količine oborine
z • Kraće sušno razdoblje (žuta boja) se javlja tijekom srpnja i kolovoza.
• Međutim, klimadijagram za 2010. god. prikazuje pojavu sušnog i ekstremno sušnog razdoblja (crvena boja) u ranom proljetnom razdoblju (ožujak – travanj) te u većem dijelu vegetacije (lipanj – rujan).
• Klimadijagrami jasno pokazuju potrebu za navodnjavanjem (nedostatak oborina) na nekom području.
• Međutim, stvarnu potrebu za vodom za određeno tlo, vegetaciju i kulturu određujemo nekom od metoda (procjene vlažnosti tla, mjerenjem vlažnosti tla, fiziološke promjene na biljkama i dr.).
z Slika 1.7. Klimadijagram za tridesetogodišnje razdoblje (1961.-1990., A) i sušnu 2012. god (B)
z •
Potrebe biljaka za vodom; Oborine, potencijalna evapotranspiracija (ETP) i referentna evapotranspiracija (ETo)
Potencijalna evapotranspiracija
(ETp) – predstavlja najveću količinu vode (ovisno o svojstvima atmosfere i raspoložive energije koja se može osloboditi u atmosferu s određenog područja) potpuno prekrivena s određenim (odabranim) biljnim pokrovom i dobro opskrbljena vodom.
• Potencijalna evapotranspiracija također odražava količinu vode potrebne za nesmetani razvoj biljke.
• Za uspješno koncepcijsko rješenje navodnjavanja posebnu pozornost treba usmjeriti na klimu, tlo i vegetaciju, dok drugi čimbenici kao što su reljef i položaj površina imaju manje značenje za ovaj vid problematike.
z
Evapotranspiracija kultura (ETc)
•
Evapotranspiracija pomoću izraza: uzgajanih kultura računa se
•
ETc = ETo x kc
•
Koeficijent kulture odražava fiziologiju usjeva, stupanj pokrivenosti tla (stadij razvoja biljke) i ETo.
z
Slika 1.8. Utjecaj klime i referentne kulture rezultira referentnom evapotranspiracijom
z • • • •
Bilanca vode u tlu Sveukupne pojave premještanja vode u tlu, promjene zaliha vode po dubini profila tla i razmjena vode između tla i drugih prirodnih tijela naziva se vodni režim tla.
S hidropedološkog i biljno-proizvodnog stanovišta to znači, ulaz vode u tlo, njeno zadržavanje u tlu i gubitak vode iz tla.
Količinski izraz za vodni režim tla je vodna bilanca tla. U ovome primjeru vodna bilanca tla izračunata je prema metodi Palmera, korigiranoj prema Vidačeku, 1981.
Za izračunavanje vodne bilance u tlu koristili su se sljedeći ulazni parametri: referentna evapotranspiracija, koeficijenti kulture u određenom stadiju razvoja, efektivne oborine (prosječne i Fa≤0.25) i vodne značajke tla (za površinski sloj tla 0-10 cm i potpovršinski sloj tla 10-60 cm).
z • • • • • • •
Pri izračunavanju vodne bilance tla u razmatranje je uzeto tlo mehaničkog sastava: praškasto-glinasto-ilovasto. Vodna bilanca tla izračunata je za predložene kulture koje bi se mogle uzgajati na navedenom području uz navodnjavanje. Vrijednosti vodnih konstanti tla: poljski vodni kapacitet (PKv) i točka venuća (Tv) izraženi su u mm.
RKv = 234 mm (0-60 cm) Tv = 114 mm RKv1 = 39 mm (0-10 cm) Fav = RKv Z1 = 20 mm; Z2 = 100 mm – Tv = 234 mm - 114 mm = 120 mm RKv2 = 195 mm (10-60 cm) Fav = Zuk = 120 mm
z
Mjesec
O
mm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Godišnje U veget. Van veg. mm
45,7 43,6 44,1 57,3 55,0 79,5 67,5 66,6 60,1 55,0 60,5 58,9
694 386 308 ET0/ ETk
mm
9 17 37 30 70 122 130 69 66 37 18 12
617 486 131 G1 G2 Pu OT
mm
0,0 0,0 0,0 0,0 14,8 5,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
20 20 0
mm
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 16,0 22,3 0,5 1,5 0,0 0,0 0,0
40 40 0
mm
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 17,8 42,5 0,0
60 0 60
mm
36,4 26,8 6,9 27,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 46,5
144 27 117 AE Z1
mm
9,3 16,8 37,2 30,0 69,8 20,0 5,3 100,7 0,0 89,8 0,0 67,1 61,6 37,2 18,0 12,4
548
20,0 20,0 20,0 0,0 0,0 17,8 20,0 20,0
417 131 Z2 Z=Z1 +Z2 ET AE
mm mm mm
100,0 120,0 0,0 100,0 120,0 0,0 100,0 120,0 0,0 100,0 120,0 0,0 100,0 105,3 0,0 84,0 61,7 84,0 61,7
21,4
39,8 61,2 59,7 59,7 61,2 59,7 77,5 1,4 4,4 0,0 100,0 120,0 0,0 100,0 120,0 0,0
66,9 66,9 0,0 Tablica 1.1. Bilanca vode za šljivu, grožđe i jabuku, prosječna godina
z
Obrok navodnjavanja
• • •
Obrok navodnjavanja predstavlja količinu vode koja se dodaje jednim navodnjavanjem.
Obročni način dodavanja vode bio je prije značajno više izražen kada je dominiralo navodnjavanje navodnjavanja bio relativno kišenjem i kada je sustav ograničen da ponovno navodnjava istu površinu.
Danas takav način navodnjavanja po obrocima nije toliko izražen, no zbog potrebe da se u tlu postigne dobar vodozračni odnos (odnos pora u kojima se nalazi voda i zrak) ne bi ga trebalo zanemariti.
z
Obrok navodnjavanja
• • • •
Obrokom navodnjavanja vodnog kapaciteta, a navlaži se određeni sloj tla do poljskog izražava se u mm ili m 3 /ha.
Obrok navodnjavanja određuje se temeljem dubine vlaženja, kapaciteta tla za vodu i stanja vlažnosti tla u trenutku navodnjavanja.
Dubina vlaženja ovisi o uzgajanoj kulturi, odnosno o dubini korjenova sustava.
Pri navodnjavanju se uglavnom nalazi najveća korjenova masa.
vlaži se ona dubina u kojoj se
z
Obrok navodnjavanja U ovome primjeru izračuna obroka navodnjavanja uzeta je dubina vlaženja tla 0,50 m što je rezultat ukorijenjavanja poljoprivrednih kultura voćaka i vinove loze posađenih.
Korijen uzgajanih kultura i značajno dublje prodire u tlo, no glavnina korijenova sustava je do navedene dubine.
Trenutačna vlažnost u dubini vlaženja tla, navodnjavanja ne smije biti manja od lentokapilarne vlažnosti tla.
z
Obrok navodnjavanja Dio struke zagovara da se obrok dodaje „bogatije“ snabdjevanje kulture vodom, što znači čim se sadržaj vode smanji na 75% do 80% retencijskoga kapaciteta tla za vodu.
Navedeni način navodnjavanja obično rezultira većim urodom jer korijenov sustav (biljka) ne troši energiju na usvajanje teže pristupačne vode i teže usvaja hranjive tvari.
Tu specifičnost treba promatrati sa puno više stajališta jer se tada može slabije razvijati korijenov sustav.
Pri obilnijem navodnjavanju se povećava urod, ali se treba paziti da se ne navodnjava preobilno jer pri značajnijem povećanju uroda se smanjuje kakvoća (kvaliteta) plodova.
z
Obrok navodnjavanja U ovome primjeru će se obrok izračunavati na temelju vrijednosti 75% tnog retencijskoga kapaciteta tla za vodu i 100%-tnog retencijskoga kapaciteta tla za vodu.
Na taj način će korisnici moći dati optimalno potrebne količine vode za uzgoj njihovih kultura pri kojemu će i usvajanje hraniva biti približno optimumu.
U tekstu je prikazan će si svatko vrlo lako moći izračunati obrok navodnjavanja i na temelju drugačijih ulaznih način izračuna i potrebne vodne konstante tla tako parametara „bogatije“ ili „racionalnije“ navodnjavanje svoje kulture.
z
Obrok navodnjavanja
Za obrok kažemo i da je najčešće dio ukupnog nedostatka (deficita) vode tijekom vegetacijskog razdoblja ili dio norme navodnjavanja.
Norma navodnjavanja je ukupna količina vode koja se dodaje navodnjavanjem tijekom jedne vegetacije, a izražava se mm ili m3/ha.
Princip navodnjavanja je takav da se tlo kapaciteta tla za vodu (RKv) i vlaži do retencijskoga vlažnost tla se treba kretati između vrijednosti retencijskoga kapaciteta tla za vodu što odgovara 0,33 bara i 75% retencijskoga kapaciteta tla za vodu.
z
Obrok navodnjavanja
Navedeni raspon struke sadržaja vode u tlu odgovara povoljnoj (dio kaže optimalnoj) vlažnosti tla u uzgoju većine poljoprivrednih kultura.
Dakle, kada se trenutačna vlažnost tla smanji do 75% vrijednosti retencijskoga kapaciteta tla za vodu, pristupa se navodnjavanju.
z
Preporučujemo da se vlažnost tla treba u tim granicama održavati tijekom cijele vegetacije. U razmatranje je uzeta dubina od 0 do 50 centimetara jer na toj dubini je najveća korjenova masa uzgajanih drvenastih kultura, a do 30 cm povrće. Obrok navodnjavanja izračunava se prema izrazu: O = 10 x d x (RkV - 75% RkV) O = obrok navodnjavanja u mm, d = dubina vlaženja tla u m, RkV = retencijski kapacitet tla za vodu (do dubine vlaženja) u vol. %, 75% RkV = 75% retencijskog kapaciteta tla za vodu (do dubine vlaženja) u vol. % O = 10 x h x (RkV - 75% RkV)
z
Na ovome primjeru Navodnjavanje će se dati obrok za grožđe, jabuku i breskvu.
će se obavljati metodom kapanja.
Pri izračunatim obrocima navodnjavanja treba imati u vidu teksturu tla.
To znači, da će se na teksturno lakšim tlima (pjeskovitijim) trebati navodnjavati s manjim obrokom, ali češće, dok na težim (glinovitijim) tlima treba voditi računa o sposobnosti infiltracije tla, tj. uskladiti intenzitet navodnjavanja izračunatom količinom vode.
s infiltracijom tla i navodnjavati sa
z Oznaka profila P -1 P – 2 Tablica 1.2
. Granične vrijednosti sadržaja vode u tlu i elementi navodnjavanja Sistematska jedinica tla Antropogeno rigolano tlo vinograda (Smeđe tlo duboko) Antropogeno rigolano tlo (smeđe tlo, srednje duboko) Volumna gustoća tla, φv 1,55 1,51 1,55 1,47 1,68 RKv (0,33 bara) 30 30 32 32 24 Retencija tla za vodu (% mas.) 75% RKv (bara) 22,5 22,5 24 24 18 Lkt (6,25 bara) 20 20 22 22 14 Tv (15 bara) 17 17 19 19 12
z
Obrok navodnjavanja za antropogeno rigolano tlo vinograda (smeđe tlo duboko) – koji je reprezentativno predstavljen profilom P – 1, iznosio bi kako slijedi: dubina vlaženja do 0,50 m O = 10 x 0,50 x (30,0 – 22,50) = 37,50 mm (370 m 3 ) Obrok navodnjavanja na antropogenom rigolanom tlu (smeđe tlo, srednje duboko) - koji je reprezentativno predstavljen profilom P -3, iznosio bi kako slijedi: dubina vlaženja do 0,50 m O = 10 x 0,50 x ( 32,0 – 24,0) = 40,00 mm (400 m 3 )
z
Ukoliko poljoprivredni proizvođači, korisnici sustava navodnjavanja, žele sadržaj vode u tlu održavati na „bogatijoj“ razini, tada će u izračun obroka uzeti retencijski kapacitet tla za vodu i 80% retencijskoga kapaciteta tla za vodu. Tada će se obrok navodnjavanja izračunati prema izrazu: O = 10 x d x (RkV – 80% RkV) O = obrok navodnjavanja u mm, d = dubina vlaženja tla u m, RkV = retencijski kapacitet tla za vodu (do dubine vlaženja) u vol. %, 80% RkV= 80% RkV retencijskog kapaciteta tla za vodu (do dubine vlaženja) u vol.% U tome slučaju bi obrok navodnjavanja za antropogenom rigolanom tlu (smeđe tlo, srednje duboko) - koji je reprezentativno predstavljen profilom P -3, iznosio 32,00 mm (320 m 3 ).
z
Svakako da navodnjavanja, će ali ovako će izračunat osigurati obrok biljci zahtijevati kontinuirano kraći vrlo turnus bogatu opskrbljenost tla vodom pri kojoj je usvajanje vode i hranivih tvari gotovo idealno.
Ovakvi obroci će, dakle, biti češći, ali mogu imati značajno veći učinak na prinos, uz odgovarajuću kakvoću (kada je gnojidba pravilna i povoljna).
Povećanjem uroda će svakako trebati povećati i gnojidbu, dakle, povećati ju prema iznošenju hraniva većim urodom.
U navodnjavanju imamo mogućnosti dodavanja gnojiva fertirigacijom koja je vrlo učinkovita.
U filozofiji gnojidbe to je pristup gnojenja prema potrebi biljke.
bitno da ovaj Također je učinak bogatijega navodnjavanja zahtijeva detaljnije praćenje (mini istraživanje) njegove učinkovitosti.
Tada je svaki korisnik „agronom svoga polja“, što će rezultirati i najboljim rezultatom, ali vjerojatno i financijskim učinkom.
z
Turnus navodnjavanja
Turnus navodnjavanja je razdoblje između dva obroka navodnjavanja, a izražava se u danima (ili u satima). Turnus je potreban i za izračun hidromodula navodnjavanja.
Dnevni utrošak vode temeljio se na najvećoj mjesečnoj evapotranspiraciji koja je bila u srpnju. Zatim se dnevni utrošak vode izračunavao iz odnosa ukupne mjesečne evapotranspiracije kulture (izračunate bilancom vode u tlu) i broja dana u srpnju.
Turnus navodnjavanja izračunava se po formuli: O T = ------------- Ud
Ud = dnevni utrošak vode mm/dan i računa se: ETk - Peff Ud = ------------------ D
Dnevni utrošak vode za korisnika 1
145 Ud = -------------- = 4,68 mm/dan 31 z
z
Trajanje navodnjavanja
Trajanje jednog navodnjavanja moguće je izračunati na temelju obroka navodnjavanja i intenziteta dodavanja vode.
t
O
t = Trajanje navodnjavanja u satima O = Obrok navodnjavanja u mm I = Intenzitet navodnjavanja u mm/sat
I
Za svaki sustav navodnjavanja, uz ostale podatke, postoje podaci o intenzitetu navodnjavanja.
Značajno je da intenzitet navodnjavanja ne smije biti veći od infiltracijske sposobnosti tla.
U ovom slučaju uzeto je moguće prosječno trajanje navodnjavanja svih kultura do 16 sati.
z
Hidromodul navodnjavanja Hidromodul navodnjavanja je količina vode koju kontinuirano treba osigurati na polju, u nasadu za navodnjavanje poljoprivrednih kultura, a izražava se u l/s/ha.
Navodnjavanje na ovome primjeru dnevno, a na temelju sušne godine (količina oborine koja padne sa 75% vjerojatnosti u prosječnoj godini).
prosječne količine oborine i količine oborine za Hidromodul navodnjavanja je predviđeno je u trajanju 16 sati značajan element u projektiranju sustava navodnjavanja, posebno pri dimenzioniranju sustava.
Može se odrediti na više načina, a najčešće se računa netto hidromodul, radni hidromodul i stvarni radni hidromodul.
U ovom projektu izračunat je stvarni radni hidromodul navodnjavanja po sljedećem izrazu kao omjer obroka navodnjavanja (l/ha) i umnoška turnusa navodnjavanja (dana) i radnog vremena navodnjavanja (s/dan).
z
O Hsr = -------- T x t Hsr = Stvarno radni hidromodul navodnjavanja (l/s/ha); O = Obrok navodnjavanja (l/ha); T = Turnus navodnjavanja (dana); t = Radno vrijeme navodnjavanja (s).
z
Lokacija: antropogeno rigolano tlo vinograda duboko) - profil P - 1 (smeđe tlo Stvarni radni hidromodul navodnjavanja pri vlaženju tla 0,50 m je:
375.000
Hsr = ------------------- 9,5x16x3600 = 0,69 l/sec/ha
z
Stvarni radni hidromodul projektanti pri proračunu mogu uvećati za planirane gubitke, a oni od zahvata vode do biljke ovise o brojnim čimbenicima.
Ako se voda doprema zatvorenim cjevovodom i navodnjava se sustavom kapanja, gubitci su uobičajeni od 10 do 20%.
Tako se može govoriti o bruto hidromodulu.
Za bruto hidromodul razradu također postoje različiti izračuni no tu obično dogovorom prema kriterijima dogovore agronomi i projektant ili prepuste projektantu odluku.
PRAKTIČNA NASTAVA – VJEŽBE – obuka tehničara :
z
z
PRAKTIČNA NASTAVA – VJEŽBE – obuka tehničara : proizvodnja začinske paprike
z
PRAKTIČNA NASTAVA – VJEŽBE – obuka tehničara : meteorološkapostaja
z
PRAKTIČNA NASTAVA – VJEŽBE – obuka tehničara : uređaj za kontrolu sadržaja vode u tlu
PRAKTIČNA NASTAVA – VJEŽBE – obuka tehničara : Nasad breskve, izvor vode površinski bunar i rezervoar, kapanje, vodomjer, prečistač, fertirigator
z
PRAKTIČNA NASTAVA – VJEŽBE – obuka tehničara : Tema voćarstvo – održiva proizvodnja breskve.
Nasad breskve, izvor vode dubinski bunar, kapanje, vodomjer, prečistač, fertirigator
z
PRAKTIČNA NASTAVA – VJEŽBE – obuka tehničara : Jabuka, kruška, breskva – održivi uzgoj
z
z
z
z
Mogli bismo pristupiti rezimirati, navodnjavanju je potrebno stručno i analitički, poštivajući pravila struke: odrediti postoji li potreba za navodnjavanjem, pravilno odrediti normu hidromodul.
i obrok navodnjavanja, turnuse i Učiniti analizu kvalitete vode za navodnjavanje uz kontinuirano nadgledanje usjeva (ili nasada) te sustava, vodeći brigu o kontinuiranoj ishranjenosti kulture i njezinim potrebama za vodom i hranjivima.
z