ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΟΠΙΚΗΣ ΑΡΔΕΥΣΗΣ

Transcript

1 Εσπερίδα: Ορθολογική Διαχείριση του Νερού Άρδευσης στις Καλλιέργειες Κολυμπάρι, 24 Απριλίου 2013 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΟΠΙΚΗΣ ΑΡΔΕΥΣΗΣ Μ. Μπερτάκη, Κ. Χαρτζουλάκης ΕΛ.Γ.Ο. ΔΗΜΗΤΡΑ Ινστιτούτο Ελιάς και Υποτροπικών Φυτών Χανίων, Αγροκήπιο, Χανιά

2 Εισαγωγή Διαχείριση ζήτησης νερού: Περισσότερη προσοχή έχει δοθεί στο σχεδιασμό της άρδευσης (πότε αρδεύουμε και πόσο νερό εφαρμόζεται), ενώ δευτερεύων ρόλος έχει δοθεί στις μεθόδους άρδευσης (πώς εφαρμόζεται το νερό στον αγρό) Οι επιφανειακές μέθοδοι άρδευσης (αυλάκια, λεκάνες, κλπ) και η άρδευση με εκτοξευτήρες έχουν σοβαρά μειονεκτήματα (Χαμηλή αποδοτικότητα άρδευσης 50-60%), ενώ απαιτούν μεγάλες παροχές ανά μονάδα Η συχνότητα εφαρμογής νερού εξαρτάται από τη μέθοδο άρδευσης Ο προγραμματισμός άρδευσης και η μέθοδος άρδευσης αλληλο-συσχετίζονται.

3 Συστήματα τοπικής άρδευσης Τα συστήματα τοπικής άρδευσης (στάγδην άρδευση) εφαρμόζουν το νερό σε μεμονωμένα φυτά μέσω πλαστικών σωλήνων, που συνήθως τοποθετούνται στην επιφάνεια του εδάφους Στάγδην άρδευση: το νερό εφαρμόζεται αργά μέσω μικρών ανοιγμάτων στους σωλήνες, q 12 l/h. Άρδευση με μικρο-εκτοξευτήρες: το νερό ψεκάζεται πάνω από την επιφάνεια του εδάφους και προσλαμβάνεται από τα φυτά, q 12 l/h. Στάγδην άρδευση Μικρο-sprayer Μικρο- εκτοξευτήρας

4 Άρδευση με σταγόνες Στόχοι: Εφαρμογή νερού άμεσα στο ριζικό σύστημα κάτω από συνθήκες υψηλής διαθεσιμότητας Αποφυγή των απωλειών νερού κατά τη διάρκεια ή μετά από την εφαρμογή της άρδευσης Μείωση του κόστους εφαρμογής του νερού (μειωμένα εργατικά) Χαρακτηριστικά: α. Χαμηλός ρυθμός εφαρμογής νερού ρυθμός παροχής < 200l/h για μικρούς εκτοξευτήρες, <12 l/h για σταλακτήρες ρυθμός εφαρμογής 1-5 mm/h β. Διαβροχή τμήματος εδάφους. Το διαβρεχόμενο έδαφος είναι τμήμα του εδαφικού όγκου που είναι διαθέσιμο στις ρίζες 20-40% για δενδρώδεις καλλιέργειες, 50-80% για λαχανικά.

5 Τάση εδαφικής υγρασίας (Atm) Άρδευση με σταγόνες γ. Χαμηλές δόσεις, υψηλή συχνότητα, μεγάλη διάρκεια άρδευσης. Δόσεις 1/3-1/10 από αυτές που χρησιμοποιούνται στις μεθόδους επιφανειακής άρδευσης. Υψηλή συχνότητα (συνήθως μία άρδευση ανά 1-7 ημέρες) δ. Υψηλή διαθεσιμότητα εδαφικού νερού. Μικρές και συχνές αρδεύσεις 1,4 - η περιεκτικότητα του νερού 1,2 στο έδαφος παραμένει υψηλή 1,0 και αρκετά σταθερή 0,8 - χαμηλή τάση εδαφικής 0,6 0,4 υγρασίας (1/3 Atm) υψηλή διαθεσιμότητα νερού στα φυτά. 0,2 0,0 Εκτοξευτήρες Σταγόνες Χρόνος (ημέρες)

6 Άρδευση με σταγόνες Πλεονεκτήματα: Οικονομία και αποτελεσματική χρήση νερού (αποτελεσματικότητα πάνω από 95%) Μειωμένα εργατικά (μπορεί να αυτοματοποιηθεί) Εύκολη και αποτελεσματική εφαρμογή λίπανσης (και αγροχημικών) Μείωση κινδύνου αλατότητας Καλύτερες συνθήκες φυτοπροστασίας Ταυτόχρονη εκτέλεση και άλλων καλλιεργητικών πρακτικών Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε επικλινείς περιοχές Αξιοποίηση των μικρών παροχών νερού Μειονεκτήματα Ευαισθησία στο φράξιμο Υψηλό αρχικό κόστος επένδυσης

7 Κατανάλωση νερού άρδευσης και αποτελεσματικότητα άρδευσης σε ακτινίδια αρδευόμενα με διαφορετικά συστήματα (Χαρτζουλάκης κ.α., 1991). Κατανάλωση Παραγωγή ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ Σύστημα άρδευσης νερού* (mm) (kg/δένδρο) (kg/ mm) Σταγόνες a 4.00 a Μικρο-εκτοξευτήρες a 2.65 b Εκτοξευτήρες a 1.81 c * Μέσος όρος 10 ετών Αποτελεσματικότητα άρδευσης με σταγόνες Κατανάλωση νερού άρδευσης και αποτελεσματικότητα άρδευσης σε αγγουριές θερμοκηπίου αρδευόμενες με διαφορετικά συστήματα (Χαρτζουλάκης και Μιχελάκης, 1990). Σύστημα άρδευσης Κατανάλωση Παραγωγή νερού (mm) (kg/δένδρο) Αυλάκια b 16.8 b Σταγόνες b 27.7 a Υποεπιφανειακή a* 25.4 a ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ (kg/ mm) * Μέσοι όροι με διαφορετικά γράμματα διαφέρουν σημαντικά (Duncan τεστ, Ρ=5%).

8 Κύρια τμήματα συστήματος άρδευσης με σταγόνες 1. Πηγή Συλλογικό δίκτυο υπό πίεση πίεσης Αντλιοστάσιο Δεξαμενή νερού 2. Κεφαλή Διαφορετικά είδη φίλτρων ελέγχου Λιπαντήρας Ρυθμιστές πίεσης Βαλβίδες και υδρόμετρα Συστήματα αυτοματισμού 3. Αγωγοί Κύριος αγωγός (PVC ή PE) Δευτερεύοντες (PVC ή PE) Πλευρικοί (PE) 4. Διανομείς Σταλακτήρες πάνω στη γραμμή ενσωματωμένοι στη γραμμή μικρο-εκτοξευτήρες Αυτό-καθαριζόμενοι Αυτό-ρυθμιζόμενοι σταθεροί περιστρεφόμενοι

9 Σχεδιάγραμμα συστήματος σταγόνων

10 Διάταξη-εγκατάσταση Οι πλευρικοί διατάσσονται πάντοτε κάθετα προς τους δευτερεύοντες που τους τροφοδοτούν και παράλληλα προς τις ισοϋψείς σε επικλινή εδάφη. Επιτρεπτό μήκος πλευρικών σωλήνων ΡΕ σε επίπεδο έδαφος (CV παροχής 5%) Καλλιέργεια Κηπευτικά Δένδρα Απόσταση Παροχή Παροχή ανα Διάμετρος σωλήνων ΡΕ (4Atm) σταλ/ρων (m) (l/h) m (l/m.h) Φ16 Φ20 Φ25 0,5 1, Οι κύριοι και δευτερεύοντες αγωγοί τοποθετούνται σε χαντάκια βάθους cm Η κεφαλή τοποθετείται σε σημείο του αγρού με εύκολη προσπέλαση και διανομή του νερού

11 Καθαρισμός του νερού Χρήση φίλτρων αποφυγή φραξίματος σταλακτήρων, το οποίο ελαττώνει την λειτουργικότητα και τη ζωή του συστήματος. Αίτια φραξιμάτων Στερεά σωματίδια (εδαφικά υλικά, άμμος, ιλύς, στερεά υλικά, κτλ) Οργανικές ύλες (φυτικοί ιστοί, άλγη, πρωτόζωα, κτλ) Χημικά ιζήματα (άλατα, κ.τ.λ.). Παρεμπόδιση φραξίματος Μέτρα προστασίας Κλειστά φρεάτια, δεξαμενές, αγωγοί (εμποδίζουν την είσοδο ανόργανων και οργανικών υλικών). Σε ανοιχτές δεξαμενές, φρεάτια ή κανάλια προστίθεται θειικός χαλκός (CuSO 4 ) σε συγκέντρωση 0,5-1,5 ppm για να αποφευχθεί η ανάπτυξη πράσινων αλγών. Χρήση φίλτρων πριν το νερό διοχετευθεί στο δίκτυο άρδευσης

12 Φίλτρα σίτας Τα πιο γνωστά και απλούστερα Καθαρισμός του νερού Χρησιμοποιούνται κυρίως για αιωρούμενα στερεά υλικά Η σίτα (πλαστική, συνθετική) είναι το μέσο καθαρισμού του νερού Προσοχή στα ακόλουθα: Το πλαίσιο πρέπει να είναι από ανοξείδωτο χάλυβα ή βαμμένο με αντιδιαβρωτικό υλικό Εύκολος καθαρισμός και απλή λειτουργία Η σίτα να μην είναι μικρότερη από 160 MESH Να φέρει μανόμετρο Διάφοροι τύποι Απλός, Ημι-αυτόματος, Αυτόματος

13 Καθαρισμός του νερού Φίλτρο Χαλικιών (Gravel) Χρησιμοποιείται κυρίως για μεγάλα φορτία πολύ λεπτής άμμου και οργανικών υλικών. Υλικό φιλτραρίσματος: Λεπτό χαλίκι (1-2 mm) και χονδρόκοκκη άμμος Η αντίστροφη ροή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό των φίλτρων αυτόματα ή χειροκίνητα. Το φίλτρο σίτας χρησιμοποιείται μετά το φίλτρο χαλικιών.

14 Χρήση χημικών Καθαρισμός του νερού Ιζήματα ασβεστίου και σιδήρου (λόγω ph και θερμοκρασιακών μεταβολών) μέσα στον σωλήνα ή στο σταλακτήρα. Ανόργανες αποθέσεις λόγω εξάτμισης σχηματίζονται στο εξωτερικό του σταλακτήρα. Το υδροχλωρικό και φωσφορικό οξύ χρησιμοποιούνται συνήθως για να μειώσουν τα χημικά ιζήματα. Συνήθως χρησιμοποιείται HCl (30%) σε ποσότητα 4-6 lt ανά m 3 νερού (0,5%) που περνά μέσω του συστήματος. Άρδευση για τουλάχιστον 30 λεπτά. Η συχνότητα εφαρμογής των χημικών εξαρτάται από την περιεκτικότητα του νερού άρδευσης σε άλατα. Εφαρμόζεται συνήθως στο τέλος της αρδευτικής περιόδου.

15 Υδρολίπανση Η εφαρμογή λιπασμάτων μέσω του αρδευτικού συστήματος, εξασφαλίζει: Ακριβές ποσότητα λιπάσματος στο ριζικό σύστημα Βέλτιστες συνθήκες εφαρμογής των λιπασμάτων Υψηλή αποτελεσματικότητα λίπανσης Ευελιξία στον χρόνο εφαρμογής του λιπάσματος Προστασία του περιβάλλοντος (φιλική μέθοδος) Εφαρμογή του λιπάσματος διαφορική πίεση Σύστημα διαφορικής πίεσης: σύστημα άντλησης Χρησιμοποιείται κλειστή δεξαμενή χωρητικότητας λίτρα. Μία διαφορική πίεση δημιουργείται από τη κεντρική βάνα υδρολίπανσης Η διαφορά πίεσης μεταξύ εισόδου-εξόδου στο λιπαντήρα προκαλεί τη ροή του νερού δια μέσω του λιπαντήρα, προκαλεί διάλυση του λιπάσματος και την επανα-εισαγωγή του μίγματος στο κεντρικό δίκτυο Πλεονεκτήματα Απλό στην εφαρμογή Μη κινούμενα τμήματα Μειονεκτήματα Ο ρυθμός της εφαρμογής του λιπάσματος δεν είναι σταθερός (μειώνεται με τον χρόνο)

16 Υδρολίπανση Σύστημα άντλησης: Χρησιμοποιείται αντλία για την διοχέτευση του λιπάσματος στο νερό άρδευσης. Το λίπασμα πρέπει να διαλυθεί σε δεξαμενή ή να είναι σε υγρή μορφή. Πλεονεκτήματα Σταθερός ρυθμός εφαρμογής λιπάσματος Δεν απαιτούνται ειδικές δεξαμενές Μειονεκτήματα Απαιτείται πηγή ενέργειας Είναι ακριβή μέθοδος Σε ορισμένες περιπτώσεις χρειάζεται τεχνική υποστήριξη Ο όγκος του λιπάσματος στην δεξαμενή υπολογίζεται από τον τύπο: WxA V Όπου: P V = όγκος δεξαμενής (l) W =απαιτούμενη ποσότητα λιπάσματος(kg/ha) A = αρδευόμενη έκταση (ha) P = ρυθμός διάλυσης λιπάσματος (kg/l)

17 Αντλίες Venturi: Μια στένωση στον κύριο σωλήνα ροής του νερού προκαλεί μια διαφορική πίεση. Το κενό που δημιουργείται είναι αρκετό για να απορροφήσει το διάλυμα του λιπάσματος από την ανοικτή δεξαμενή στη ροή του νερού. Πλεονεκτήματα Απλή και φτηνή μέθοδος Μη κινούμενα μέρη Υδρολίπανση Κατάλληλη για μικρές περιοχές Μειονεκτήματα Οι απώλειες πίεσης στη βαλβίδα Venturi είναι υψηλές. Η ακριβής ρύθμιση της ροής είναι δύσκολη.

18 Λιπάσματα: Στερεά, υγρά και αιωρήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην υδρολίπανση Κριτήρια για τα λιπάσματα Να είναι υδατοδιαλυτά Να μην κατακρημνίζονται ως αδιάλυτα άλατα (αντιδρώντας με άλλα ιόντα που υπάρχουν στο νερό) Να είναι συμβατά και να μην κατακρημνίζονται κατά την ταυτόχρονη εφαρμογή τους με άλλα λιπάσματα Να είναι διαθέσιμα στην τοπική αγορά σε προσιτές τιμές Υδρολίπανση Διαλυτότητα των κοινών λιπασμάτων στο νερό (kg λιπάσματος / 100L) Λίπασμα Εύρος θερμοκρασιών ( o C) Κρύο Μέσο Ζεστό Χλωριούχος αμμωνία Νιτρική αμμωνία MAP DAP Θειική αμμωνία Χλωριούχο κάλιο Νιτρικό κάλιο Θειικό κάλιο Moνo-K-P Δι-K-P 167 Νιτρικό ασβέστιο Νιτρικό μαγνήσιο Φωσφωρική ουρία 96 Monocalcium-P 18 Φοσφωρικό οξύ 548 Ουρία

19 Βελτιώσεις στα συστήματα τοπικής άρδευσης Τεχνικές Μονή γραμμή άρδευσης για διπλή γραμμή καλλιέργειας Χρήση μικρο-εκτοξευτήρων σε εδάφη με υψηλό ρυθμό διήθησης Χρήση σταλακτήρων σε επικλινή εδάφη με χαμηλό ρυθμό διήθησης Χρήση αυτό-ρυθμιζόμενων σταλακτήρων σε μεγάλους και υπό κλίση πλευρικούς Συχνός καθαρισμός φίλτρων Αυτοματισμός Εφαρμογή υδρολίπανσης Εφαρμογή αγροχημικών (ζιζανιοκτόνων, μυκητοκτόνων) μέσω του συστήματος Οφέλη Μείωση χρήσης νερού και κόστους συστήματος Αποφυγή της βαθιάς διήθησης Αποφυγή των απωλειών απορροής Κρατούν τη διανομή ομοιόμορφη σε ποικιλία πιέσεων στους πλευρικούς Έλεγχος του φραξίματος των διανομέων Επιλογή του σχεδιασμού άρδευσης σε πραγματικό χρόνο Βελτιώνει την αποτελεσματικότητα νερού και λιπάσματος Εύκολος έλεγχος ζιζανίων και ασθενειών του εδάφους

20 Υπο-επιφανειακή άρδευση Υπο-επιφανειακή άρδευση: σύστημα άρδευσης χαμηλής πίεσης και μικρού όγκου, που χρησιμοποιεί υπόγειους αγωγούς για την εφαρμογή του νερού Το νερό κινείται λόγω προσρόφησης από τα εδαφικά συσσωματώματα. Η διαβροχή εμφανίζεται γύρω από τους αγωγούς και το νερό κινείται προς όλες τις κατευθύνσεις. Πλεονεκτήματα: Οικονομία νερού Αυξημένη αποτελεσματικότητα της λίπανσης Μείωση των προβλημάτων λόγω ασθενειών και ζιζανίων Ευελιξία, μπορεί να παρέχει μικρές και συχνές αρδεύσεις Ομοιόμορφη και ιδιαίτερα αποτελεσματική εφαρμογή νερού Μειώνει την επίδραση των χαρακτηριστικών επιφανειακής διηθητικότητας Απαιτεί χαμηλότερη πίεση για λειτουργία Επιφανειακή γραμμή σταλακτήρων Υποεπιφανειακή γραμμή σταλακτήρων Μειονεκτήματα: Υψηλό αρχικό κόστος για εγκατάσταση Προβλήματα φραξιμάτων

21 Υπο-επιφανειακή άρδευση Καλλιέργειες Η υποεπιφανειακή άρδευση είναι κατάλληλη σχεδόν για όλες τις καλλιέργειες, ειδικά για τα φρούτα και λαχανικά, το γκαζόν και τα έργα πρασίνου. Υλικά Μεγάλη ποικιλία σωλήνων είναι διαθέσιμη στην αγορά Σωλήνες PE με ενσωματωμένους διανομείς Πορώδεις σωλήνες που τρέχουν νερό από ολόκληρο το μήκος του σωλήνα Τοποθέτηση Ο σωλήνας τοποθετείται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους από ειδικό μηχάνημα που έλκεται από τρακτέρ ή με εργάτες. Βάθος εγκατάστασης: εξαρτάται από το έδαφος και την καλλιέργεια: cm για λαχανικά και cm για δενδρώδεις καλλιέργειες Φιλτράρισμα Aπαραίτητο Φίλτρο σίτας 200 mesh είναι αποτελεσματικό για όλους τους τύπους

22 Ευχαριστώ για την προσοχή σας