ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΑΡΔΕΥΣΕΩΝ ΤΗΣ ΕΛΙΑΣ ΧΑΛΚΙΔΙΚΗΣ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΑΡΔΕΥΣΕΩΝ ΤΗΣ ΕΛΙΑΣ ΧΑΛΚΙΔΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΧΡΗΣΤΑΚΗ ΣΩΤΗΡΗ Πτυχιούχου Γεωπόνου Α.Π.Θ. ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ Δ.Μ. ΠΑΠΑΜΙΧΑΗΛ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2009

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΑΡΔΕΥΣΕΩΝ ΤΗΣ ΕΛΙΑΣ ΧΑΛΚΙΔΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΧΡΗΣΤΑΚΗ ΣΩΤΗΡΗ Πτυχιούχου Γεωπόνου Α.Π.Θ. ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ Δ.Μ. ΠΑΠΑΜΙΧΑΗΛ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: ΒΑΣΙΛΗΣ ΑΝΤΩΝΟΠΟΥΛΟΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΑΝΤΑΖΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΥ, ΛΕΚΤΟΡΑΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2009

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η αλματώδης αύξηση του πληθυσμού και η εντατικοποίηση των δραστηριοτήτων που χρησιμοποιούν νερό, έχουν οδηγήσει τα υδατικά αποθέματα διεθνώς, σε οριακό επίπεδο. Η βιομηχανοποίηση της οικονομίας, η εντατικοποίηση των αρδεύσεων, η συγκέντρωση πληθυσμών σε μεγάλα αστικά κέντρα και η αλλαγή των συνηθειών της ζωής, σε συνδυασμό με την παντελή απουσία προγραμμάτων εξοικονόμησης νερού, είναι οι κυριότεροι παράγοντες που σχετίζονται με το σημερινό πρόβλημα της ανεπάρκειας των υδατικών αποθεμάτων. Η έμφαση και η προτεραιότητα που δόθηκε κατά τη διάρκεια του περασμένου αιώνα στη διαχείριση της φυσικής προσφοράς του νερού, με την προσπάθεια της ικανοποίησης των υδατικών αναγκών να επικεντρώνεται στην τεχνολογία και να εξαντλείται στο σχεδιασμό μεγάλων υδραυλικών έργων συλλογής, αξιοποίησης, μεταφοράς, επεξεργασίας και διανομής του νερού, οδήγησε σε δραματικές αυξήσεις της ζήτησης, συχνά ερήμην της διαθεσιμότητας των υδατικών αποθεμάτων, προκαλώντας διαταραχές στα ισοζύγια προσφοράς και ζήτησης νερού και οδηγώντας στη δημιουργία μεγάλων υδατικών ελλειμμάτων. Τα τελευταία χρόνια, το υδατικό πρόβλημα, που αφορά στη διαθεσιμότητα των υδατικών πόρων, γίνεται συνεχώς εντονότερο και αυτό επιβάλλει την ορθολογική διαχείρισή του. Κύριος χρήστης των υδατικών αποθεμάτων είναι σε παγκόσμιο επίπεδο η γεωργία και κατά συνέπεια είναι λογικό στα πλαίσια της προστασίας των υδατικών πόρων, να δίνεται ιδιαίτερη σημασία στη σωστή διαχείρισή τους, προς κάλυψη των αναγκών σε νερό στο γεωργικό τομέα. Στη διατριβή αυτή, ο εξορθολογισμός της χρήσης του νερού στη γεωργία και συγκεκριμένα στην άρδευση της Ελιάς Χαλκιδικής, επιτυγχάνεται με τη διερεύνηση του σχεδιασμού και της εφαρμογής της υπόγειας στάγδην άρδευσης, την αξιόπιστη εκτίμηση των αναγκών της σε νερό και το σωστό προγραμματισμό των αρδεύσεων. Η τεχνική της υπόγειας στάγδην άρδευσης που είναι μία παραλλαγή της επιφανειακής άρδευσης με σταγόνες, έχει αρχίσει να εφαρμόζεται τα τελευταία χρόνια και στη χώρα μας, ενώ σε αρκετά κράτη και ιδίως όπου υπάρχει έλλειψη νερού έχει επεκταθεί σε μεγάλο βαθμό σε φυτά μεγάλης καλλιέργειας, δένδρα, κήπους και πάρκα. Για τη διερεύνηση των στόχων της διατριβής τα πειραματικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν προέρχονται από εγκατεστημένο, από το 2000

σύστημα υπόγειας στάγδην άρδευσης, σε ελαιώνα επιτραπέζιας ποικιλίας Χονδροελιά Χαλκιδικής, στην αγροτική περιοχή της Σωζόπολης. Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών της Ειδίκευσης Γεωργικής Μηχανικής και Υδατικών Πόρων της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ.. Η επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων έγινε στο Εργαστήριο Γενικής και Γεωργικής Υδραυλικής και Βελτιώσεων του Τομέα Εγγείων Βελτιώσεων και οι αναλύσεις εδάφους στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Εδαφολογίας της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ.. Στο σημείο αυτό και πέρα από κάθε τυπικότητα, θέλω να ευχαριστήσω θερμά: * Τον καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. κ. Παπαμιχαήλ Δημήτριο, μέλος της τριμελούς Εξεταστικής Επιτροπής, ο οποίος ήταν και ο Επιβλέπων, για την επιλογή του θέματος, για τη συνεχή και γόνιμη καθοδήγηση που μου παρείχε στη διάρκεια εκπόνησης της έρευνας και τις εύστοχες παρατηρήσεις και υποδείξεις του. Τον ευχαριστώ ιδιαίτερα για την υπομονή του αλλά και την εμπιστοσύνη που έδειξε στο πρόσωπο μου από την αρχή της συνεργασίας μας. * Το λέκτορα της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. κ. Γεωργίου Πανταζή, μέλος της Εξεταστικής Επιτροπής για την συστηματική επίβλεψη, για τη διαρκή ανταλλαγή απόψεων και την ολοκληρωμένη εκμάθηση του αντικειμένου που στάθηκαν καταλυτικά στην επιστημονική τεκμηρίωση της έρευνας και την περάτωση της παρούσας διατριβής. * Τον καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. κ. Αντωνόπουλο Βασίλειο, για τη συμμετοχή του στην Εξεταστική Επιτροπή, για τις εύστοχες υποδείξεις στην παρούσα διατριβή και για τις εποικοδομητικές συμβουλές του ιδιαίτερα στο ξεκίνημα των μεταπτυχιακών μου σπουδών. * Τον κ. Λάκη Χρήστο, μέλος του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Εδαφολογίας του Τομέα Εγγείων Βελτιώσεων, Εδαφολογίας και Γεωργικής Μηχανικής της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. για την καθοδήγησή του κατά την διενέργεια των εργαστηριακών αναλύσεων. * Το διδακτικό και ερευνητικό προσωπικό της Μεταπτυχιακής Ειδίκευσης Γεωργικής Μηχανικής και Υδατικών Πόρων, της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. για τη συνεργασία μας και τις γνώσεις, που μου μετέδωσαν κατά τη διάρκεια των μεταπτυχιακών μου σπουδών. II

* Τον ιδιοκτήτη του ελαιώνα Καρβουνό στη Σωζόπολη Χαλκιδικής κ. Βαμβακά Χρυσόστομο, για την αμέριστη βοήθεια κατά τη διάρκεια συλλογής των απαραίτητων δεδομένων και την άριστη συνεργασία μας. * Όλους εκείνους τους δικούς μου ανθρώπους που με στήριξαν ηθικά και ψυχολογικά και συμμετείχαν άμεσα ή έμμεσα σε αυτή την προσπάθεια. * Τέλος, αφιερώνω αυτή την εργασία στη μητέρα μου και εκφράζω την ευγνωμοσύνη μου για όλα αυτά τα χρόνια που μου συμπαραστέκεται ηθικά και υλικά, βρισκόμενη πάντα στο πλευρό μου σε οποιαδήποτε δυσκολία. Θεσσαλονίκη, 2009 Χρηστάκης Σωτήρης Γεωπόνος Α.Π.Θ. III

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 o Κεφάλαιο ΣΕΛ. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ. 1 1.2. ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ. 4 2 o Κεφάλαιο ΥΠΟΓΕΙΑ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗ 2.1. ΓΕΝΙΚΑ. 7 2.2. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ.. 8 2.3. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ... 9 2.4. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ... 15 2.5. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΜΕΣΩ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ.. 28 2.6. ΑΠΟΦΥΓΗ ΤΗΣ ΕΙΣΟΔΟΥ ΤΩΝ ΡΙΖΩΝ ΣΤΟΥΣ ΣΤΑΛΑΚΤΗΡΕΣ. 30 2.7. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ. 32 2.7.1. Γενικά... 32 2.7.2. Παροχή και ισαποχή σταλακτήρων.. 33 2.7.3. Αγωγοί εφαρμογής, τροφοδοσίας και μεταφοράς 34 2.7.4. Καθαρισμός του συστήματος... 35 2.7.5. Ρυθμίσεις πίεσης και ομοιομορφίας εφαρμογής... 36 2.8. ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ.. 37 2.8.1. Γενικά... 37 2.8.2. Βάθος εγκατάστασης και αποστάσεις μεταξύ των αγωγών 37 2.8.3. Προετοιμασία του εδάφους και τοποθέτησν αγωγών εφαρμογής με υπεδαφοθέτη.. 41 2.8.4. Εγκατάσταση αγωγών τροφοδοσίας και καθαρισμού.. 44 2.9. ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΑΡΔΕΥΣΗΣ. 46 2.9.1. Γενική περιγραφή. 46 IV

2.9.2. Διατάξεις άρδευσης.. 46 2.10. ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΑΡΔΕΥΤΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ 50 2.10.1. Αγωγοί εφαρμογής. 51 2.10.2. Αγωγός τροφοδοσίας.. 53 2.10.3. Αγωγοί μεταφοράς.. 55 2.11. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ. 57 3 o Κεφάλαιο Η ΕΛΙΑ ΚΑΙ ΟΙ ΑΝΑΓΚΕΣ ΤΗΣ ΣΕ ΝΕΡΟ 3.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 62 3.2. ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΕΣ ΕΛΙΕΣ... 63 3.3. ΑΡΔΕΥΣΗ ΕΛΙΑΣ. 66 3.4. Η ΑΡΔΕΥΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΗΣ ΕΛΙΑΣ. 72 3.5. ΑΝΑΓΚΕΣ ΣΕ ΝΕΡΟ ΑΡΔΕΥΣΗΣ.. 74 3.5.1. Εισαγωγή... 74 3.5.2. Μέθοδος FAO Penman-Monteith. 76 3.5.3. Εκτίμηση της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς (ΕΤ ο ), με ελλιπή μετεωρολογικά. 80 3.5.4. Φυτικοί συντελεστές K c 83 3.5.5. Εξατμισοδιαπνοή καλλιέργειας, ΕΤ c 86 3.5.6. Ωφέλιμη βροχή.. 87 4 o Κεφάλαιο ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΟΔΟΣΗ ΕΛΙΑΣ 4.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 89 4.2. ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ.. 90 4.3. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΝΕΡΟΥ 92 ΣΤΗΝ ΑΠΟΔΟΣΗ ΤΗΣ ΕΛΙΑΣ.. 4.3.1. Γενικά.. 92 4.3.2. Συμπεριφορά της ελιάς στην έλλειψη νερού... 94 4.3.3. Απόδοση ελιάς σε σχέση με τη διαθεσιμότητα νερού. 96 V

4.4. ΑΠΟΔΟΣΗ ΤΩΝ ΕΛΑΙΩΝΩΝ... 99 4.4.1. Γενικά.. 99 4.4.2. Απόδοση της ποικιλίας Χονδροελιά Χαλκιδικής. 100 4.4.3. Εκτίμηση της παραγωγής.. 101 5 o Κεφάλαιο ΕΦΑΡΜΟΓΗ 5.1. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ... 103 5.1.1. Καλλιεργητικές φροντίδες και συγκομιδή... 104 5.1.2. Σύστημα άρδευσης ελαιώνα 108 5.2. ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΕΔΑΦΟΥΣ 111 5.3. ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΦΥΤΟΚΑΛΥΨΗΣ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ ΣΤΟΝ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΕΛΑΙΩΝΑ 119 5.4. ΔΙΗΘΗΤΙΚΟΤΗΤΑ.. 122 5.5. ΕΞΑΤΜΙΣΟΔΙΑΠΝΟΗ ΩΦΕΛΙΜΗ ΒΡΟΧΗ.. 137 5.5.1. Εισαγωγή. 137 5.5.2. Μετεωρολογικός σταθμός Αγίου Παύλου... 137 5.5.3. Βροχόπτωση αρδευτικών περιόδων 2005 και 2006 138 5.5.4. Υπολογισμός της ημερήσιας ΕΤ ο της αρδευτικής περιόδου 2005 με εκτίμηση της R n από μετρημένες τιμές της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, R s.. 139 5.5.5. Υπολογισμός της ημερήσιας ΕΤ ο της αρδευτικής περιόδου 2005 με εκτίμηση της R n από μετρημένες τιμές πραγματικής ηλιοφάνειας, n 140 5.5.6. Υπολογισμός του συντελεστή προσαρμογής k Rs, της σχέσης του Hargreaves.. 141 5.5.7. Υπολογισμός της ημερήσιας ΕΤ ο της αρδευτικής περιόδου 2005 με εκτίμηση της R n από τιμές της προσπίπτουσας ακτινοβολίας R s της σχέσης του Hargreaves 143 5.5.8. Συγκριτική ανάλυση των τριών διαφορετικών διαδικασιών εκτίμησης της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς 144 5.5.9. Υπολογισμός της ημερήσιας ΕΤ ο της αρδευτικής περιόδου 2006.. 150 VI

5.5.10. Προσδιορισμός του ημερήσιου φυτικού συντελεστή K c 151 για ολόκληρη την αρδευτική περίοδο... 5.5.11. Υπολογισμός της εξατμισοδιαπνοής της ελιάς (ΕΤ c ) και της εξατμισοδιαπνοής της κάτω από συνθήκες υπόγειας στάγδην άρδευσης (ΕΤ t ). 153 5.5.12. Ωφέλιμη βροχή στον πειραματικό ελαιώνα... 156 5.6. ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΣΥΝΕΠΕΙΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟΥ ΕΛΑΙΩΝΑ... 159 5.6.1. Γενικά.. 159 5.6.2. Περιγραφή δικτύου-υπομονάδων 159 5.6.3. Υδραυλικός έλεγχος των αγωγών εφαρμογής. 160 5.6.4. Υδραυλικός έλεγχος των αγωγών τροφοδοσίας.. 162 5.6.5. Υδραυλικός έλεγχος του αγωγού μεταφοράς.. 164 5.6.6. Συμπεράσματα. 165 5.7 ΕΠΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ.. 165 5.7.1. Γενικά.. 165 5.7.2. Εδαφοκλιματικά δεδομένα και πληροφορίες.. 166 5.7.2.1. Γενικές πληροφορίες.. 166 5.7.2.2. Υδρολογικά στοιχεία.. 166 5.7.2.3. Γεωτεχνικά και εδαφολογικά στοιχεία... 166 5.7.2.4. Μετεωρολογικά στοιχεία Μέγιστες ημερήσιες ανάγκες σε νερό 167 5.7.3. Υπολογισμός γενικών προκαταρκτικών παραμέτρων. 167 5.7.4. Υπολογισμός βασικών στοιχείων δικτύου υπόγειας στάγδην άρδευσης... 168 5.7.5. Υδραυλικοί υπολογισμοί. 171 5.7.5.1. Υδραυλικοί υπολογισμοί της αρδευτικής μονάδας 171 5.7.5.2. Επιλογή αγωγών εφαρμογής της 1 η υπομονάδας (νότιο τμήμα).. 171 5.7.5.3. Επιλογή αγωγού τροφοδοσίας της 1 η υπομονάδας (νότιο τμήμα). 172 VII

5.7.5.4. Επιλογή αγωγών εφαρμογής της 2 η υπομονάδας... 174 5.7.5.5 Επιλογή αγωγού τροφοδοσίας της 2 η υπομονάδας.. 174 5.7.5.6. Επιλογή αγωγών εφαρμογής της 3 η υπομονάδας... 175 5.7.5.7. Επιλογή αγωγού τροφοδοσίας της 3 η υπομονάδας. 176 5.7.5.8. Επιλογή αγωγών εφαρμογής της 4 η υπομονάδας... 176 5.7.5.9. Επιλογή αγωγού τροφοδοσίας της 4 η υπομονάδας. 177 5.7.5.10. Επιλογή αγωγού μεταφοράς. 178 5.7.6. Μανομετρικό ύψος Αντλητικά συγκροτήματα. 179 5.7.7. Προμέτρηση υλικών και προϋπολογισμός της δαπάνης. 180 5.8. ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΑΡΔΕΥΣΗΣ 181 5.8.1. Γενικά.. 181 5.8.2. Πρόγραμμα άρδευσης που εφαρμόστηκε στον πειραματικό ελαιώνα τις αρδευτικές περιόδους 2005 και 2006.. 181 5.8.3. Καταρτισμός προγράμματος άρδευσης στον πειραματικό ελαιώνα με τη μέθοδο ισοζυγίου νερού. 184 5.8.3.1 Καθαρό και ολικό βάθος άρδευσης. 185 5.8.3.2. Πρόγραμμα άρδευσης του πειραματικού ελαιώνα κατά τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου 2005... 187 5.8.3.3. Πρόγραμμα άρδευσης του πειραματικού ελαιώνα κατά τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου 2006... 189 5.8.4. Συμπεράσματα από τον καταρτισμό προγράμματος άρδευσης με τη μέθοδο του ισοζυγίου νερού στον πειραματικό ελαιώνα... 190 5.9. ΑΠΟΔΟΣΗ ΕΛΑΙΩΝΑ 196 6 o Κεφάλαιο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 6.1. ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ... 201 6.2. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΣΥΖΗΤΗΣΗ... 202 6.3. ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ 207 VIII

Βιβλιογραφία Ελληνική Βιβλιογραφία 209 Διεθνής Βιβλιογραφία.. 212 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α. 222 Σχέδιο Α-1. Σχεδιασμός της μονάδας ελέγχου με τους αμμοκράτες και τη δεξαμενή αποθήκευσης νερού στον πειραματικό ελαιώνα. Σχέδιο Α-2. Σχεδιασμός του υφιστάμενου δικτύου υπόγειας στάγδην άρδευσης στον πειραματικό ελαιώνα. Σχέδιο Α-3. Σχεδιασμός του προτεινόμενου δικτύου υπόγειας στάγδην άρδευσης στον πειραματικό ελαιώνα. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. 223 Πίνακας B-1. Πρόγραμμα άρδευσης του πειραματικού ελαιώνα κατά τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου 2005. 224 Πίνακας B-2. Πρόγραμμα άρδευσης πειραματικού ελαιώνα κατά τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου 2006. 229 IX

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Γεωπονική Σχολή Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Ειδίκευση Γεωργικής Μηχανικής και Υδατικών Πόρων ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΑΡΔΕΥΣΕΩΝ ΤΗΣ ΕΛΙΑΣ ΧΑΛΚΙΔΙΚΗΣ Μεταπτυχιακή Διατριβή: Χρηστάκης Σωτήρης, Γεωπόνος Επιβλέπων καθηγητής: Παπαμιχαήλ Δημήτρης, Καθηγητής ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στη διατριβή αυτή διερευνήθηκαν η λειτουργία και τα αποτελέσματα της εφαρμογής εγκατεστημένου συστήματος υπόγειας στάγδην άρδευσης, σε πειραματικό ελαιώνα ποικιλίας Χονδρολιάς Χαλκιδικής κατά τη διάρκεια των αρδευτικών περιόδων 2005 και 2006. Ο ελαιώνας είναι έκτασης 92.5 στρεμμάτων και βρίσκεται ανάμεσα στις κοινότητες Νέας Καλλικράτειας και Σωζόπολης στο Νομό Χαλκιδικής. Ο υπολογισμός της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς (ET o ) έγινε με την εφαρμογή της μεθόδου FAO Penman-Monteith και τη χρήση τριών διαφορετικών διαδικασιών για την εκτίμηση της καθαρής ακτινοβολίας (R n ). Οι τρεις αυτές διαδικασίες αναφέρονται στην εκτίμηση της R n από μετρήσεις προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας R s, από μετρήσεις πραγματικής ηλιοφάνειας n και από εκτιμήσεις της R s με τη μέθοδο Hargreaves μετά τον προσδιορισμό του συντελεστή προσαρμογής της. Από τη συγκριτική ανάλυση των τριών διαφορετικών διαδικασιών εκτίμησης της ημερήσιας ET o προκύπτει ότι και οι τρεις διαδικασίες δίνουν παρόμοια αποτελέσματα. Το συμπέρασμα αυτό εγγυάται την αξιόπιστη εκτίμηση της ημερήσιας ET o με τη χρήση της R s που εκτιμάται με τη μέθοδο Hargreaves, στις περιπτώσεις που σε ένα σταθμό δεν υπάρχουν μετρήσεις προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας R s και πραγματικής ηλιοφάνειας n. Έγινε υδραυλικός έλεγχος του υφιστάμενου δικτύου υπόγειας στάγδην άρδευσης και διαπιστώθηκαν προβλήματα στη λειτουργία. Για το X

λόγο αυτό έγινε επανασχεδιασμός του δικτύου υπόγειας στάγδην άρδευσης του πειραματικού ελαιώνα. Στον πειραματικό ελαιώνα έγινε καταγραφή των αρδεύσεων που εφαρμόστηκαν από τον παραγωγό και με τη βοήθεια στοιχείων που συγκεντρώθηκαν και αναφέρονται σε αναλύσεις εδάφους, σε μέτρηση φυτοκάλυψης και σε μετρήσεις διηθητικότητας έγινε προγραμματισμός των αρδεύσεων με τη μέθοδο του ισοζυγίου του εδαφικού νερού. Από τη σύγκριση των αποδόσεων του ελαιώνα με εφαρμογή του προγραμματισμού αρδεύσεων του παραγωγού σε σχέση με τις αναμενόμενες αποδόσεις του Ν. Χαλκιδικής προκύπτει ότι αυτές ήταν ικανοποιητικές αλλά συνοδεύονταν από σπατάλη νερού σε σχέση με τον προγραμματισμό αρδεύσεων που διαμορφώθηκε στα πλαίσια της διατριβής. XI

Aristotle University of Thessaloniki Faculty of Agriculture Postgraduate Program Agricultural Engineering and Water Resources INVESTIGATION OF THE SUBSURFACE DRIP IRRIGATION DESIGN AND THE IRRIGATION SCHEDULING OF OLEA EUROPAEA M.Sc. Thesis: Christakis Sotiris, Agriculturalist Supervisor: Papamichail Dimitris, Professor ABSTRACT In this research were investigated the operation and the results of application of installed subsurface drip irrigation system, in experimental olive grove of Olea Europaea at the duration of irrigation periods 2005 and 2006. The olive grove extents of 9.25 ha and is found near in communities of Nea Kallikratia and Sozopoli in the Prefecture of Chalkidiki. The reference crop evapotranspiration (ET o ) were estimated with FAO Penman Monteith method and three different procedures were applied for the estimation of net radiation (R n ). These three procedures are reported in the estimation of R n from measurements of solar radiation R s, from measurements of sunshine duration n and from estimates of R s with the Hargreaves method after the computation of the adjustment coefficient. From the comparative analysis of three different procedures of estimate the daily ET o results that both three procedures give similar results. This conclusion guarantees the reliable estimation of daily ET o with the use of R s that is appreciated with the Hargreaves method, in the cases where in a station do not exist measurements of solar radiation R s and sunshine duration n. Hydraulic control had been done of existing subsurface drip irrigation network and problems in the operation was realised. For this reason became re-designing of the subsurface drip irrigation network in experimental olive grove. In the experimental olive grove were recorded irrigations that was applied by the producer and with the XII

help of elements that was assembled and reported in soil analysis, in measurement of horticovers and in measurements of infiltration, irrigation scheduling was studied with the soil water balance method. From the comparison of olive yield with application of irrigation scheduling of producer concerning the expected yields of Prefecture of Chalkidiki it results that these were satisfactory but they were accompanied by wastefulness of water concerning the irrigation scheduling that was studied in this research. XIII

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ Ο βασικός σκοπός κάθε επιστημονικής και τεχνολογικής εφαρμογής είναι η γενικότερη βελτίωση της ποιότητας του περιβάλλοντος και φυσικά, της ποιότητας ζωής. Αυτό επιτυγχάνεται με τη βέλτιστη διαχείριση των φυσικών πόρων. Ένας τέτοιος φυσικός πόρος είναι και το νερό. Επομένως, είναι πολύ σημαντική η βέλτιστη διαχείριση των υδατικών πόρων, αν λάβουμε υπόψη μας και τις αλληλοσυγκρουόμενες χρήσεις του νερού, όπως είναι η άρδευση, η ύδρευση, η βιομηχανική χρήση, η υδροδυναμική ενέργεια κ.λπ. Η οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης 60/2000 αναγνωρίζει τη μεγάλη σημασία των υδατικών πόρων και την ανάγκη προστασίας τους και μεταξύ άλλων, θέτει τις βάσεις για την αποφυγή της περαιτέρω επιδείνωσης της ποιότητας και ποσότητας των γλυκών υδάτων. Η δυσκολότερη όμως όψη του προβλήματος, είναι ότι πρέπει κανείς να έχει νερό όταν και όπου το χρειάζεται και μάλιστα νερό καλής ποιότητας, στο μέτρο που αυτό απαιτείται για τη χρήση που το νερό προορίζεται. Η μεγάλη αύξηση των αρδευόμενων εκτάσεων στο πρόσφατο παρελθόν (η επιφάνεια της αρδευόμενης γης στην Νότια Ευρώπη έχει αυξηθεί κατά 20% από το 1985), η οποία συνεχίζεται και σήμερα με βραδύτερους ρυθμούς, ασκεί ισχυρότατη πίεση πάνω στους διαθέσιμους υδατικούς πόρους, επιφανειακούς και υπόγειους. Η πίεση αυτή εντατικοποιείται ακόμη περισσότερο από την παράλληλη αύξηση της ζήτησης για οικιακή και βιομηχανική χρήση. Η αρδευόμενη γεωργία, συνήθως, θεωρείται υπεύθυνη για τη διατάραξη των υδατικών ισοζυγίων διαφόρων περιοχών και τη δημιουργία ελλείψεων νερού. Αυτό οφείλεται στο ότι η γεωργία είναι ο κύριος χρήστης νερού σε ποσοστό που ανέρχεται στο 80% των διαθέσιμων υδατικών πόρων και στο ότι υπάρχει αναντιστοιχία μεταξύ του όγκου νερού που χρησιμοποιείται πραγματικά και εκείνου που απαιτείται από τις καλλιέργειες, για τα ίδια επίπεδα απόδοσης, με αποτέλεσμα τη σπατάλη νερού. Το γεγονός αυτό καθιστά επιτακτική την ανάγκη της ορθολογικής διαχείρισης του νερού που χορηγείται για αρδευτικούς σκοπούς. Το συνεχώς αυξανόμενο βιοτικό επίπεδο των αγροτών, καθώς και οι ανάγκες για περισσότερα αγροτικά προϊόντα οδηγούν στη συστηματοποίηση της

Κεφάλαιο 1 ο :Εισαγωγή 2 καλλιεργητικής πρακτικής, στην εφαρμογή δυναμικών καλλιεργειών και στη χρησιμοποίηση νέων αποδοτικότερων ποικιλιών. Τα παραπάνω είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με την αρδευόμενη γεωργία και οδηγούν αναπόφευκτα στην αύξηση των αρδευόμενων εκτάσεων. Σύμφωνα με σύγχρονες αντιλήψεις, η ολοκληρωμένη διαχείριση του ισοζυγίου μεταξύ προσφοράς και ζήτησης του νερού, αποτελεί τη μοναδική λύση για την αντιμετώπιση των σημερινών υδατικών ελλειμμάτων. Όση αξία έχει σήμερα η αξιοποίηση νέων υδατικών αποθεμάτων για την κάλυψη των διαρκώς αυξανόμενων αναγκών, άλλη τόση έχει και ο έλεγχος της ζήτησης με στόχο την εξοικονόμηση του νερού, καθώς και η στροφή προς την ανάπτυξη νέων τεχνικών εξοικονόμησης, ώστε η ζήτηση να σταθεροποιηθεί στα σημερινά επίπεδα και στις πιο προβληματικές περιπτώσεις, να περιοριστεί κάτω από τα επίπεδα αυτά (Παπαμιχαήλ,2000α,β,γ). Σκοπός στη διατριβή αυτή, είναι ο εξορθολογισμός της χρήσης του νερού στη γεωργία και συγκεκριμένα στην άρδευση της Ελιάς Χαλκιδικής. Επιτυγχάνεται με τη διερεύνηση του σχεδιασμού και της εφαρμογής της υπόγειας στάγδην άρδευσης, την αξιόπιστη εκτίμηση των αναγκών της σε νερό και το σωστό προγραμματισμό των αρδεύσεων. Με τον όρο άρδευση εννοούμε τη χορήγηση νερού στις καλλιέργειες με τεχνικά μέσα με σκοπό την κανονική τους ανάπτυξη και την μεγιστοποίηση της απόδοσής τους. Ανάλογα με τον τρόπο εφαρμογής του αρδευτικού νερού στο αγροτεμάχιο διακρίνουμε τέσσερις κύριες μεθόδους άρδευσης (Παπαζαφειρίου και Παπαμιχαήλ, 1996, Παπαμιχαήλ και Τσακίρης, 2006):1) Επιφανειακή άρδευση, 2) Άρδευση με καταιονισμό, 3) Άρδευση με αυτοπροωθούμενα συστήματα καταιονισμού, 4) Μικροάρδευση. Με την Μικροάρδευση εννοείται η άρδευση των αγροτεμαχίων με σταγόνες (drip irrigation) ή (εναλλακτικά όπου αυτό προσφέρεται καλύτερα) με μικροεκτοξευτήρες (microsprayers) και υπόγεια με σταγόνες (subsurface drip irrigation). Οι μικροαρδεύσεις αναπτύσσονται τα τελευταία χρόνια με εντατικούς ρυθμούς, είναι πολύ αποτελεσματικές όταν σχεδιάζονται σωστά, προσφέρονται για αυτοματισμούς, συνεπάγονται σημαντική οικονομία νερού και εργατικών χεριών και τα πλεονεκτήματά τους είναι η αξιοποίηση μικρών ποσοτήτων νερού και η εφαρμογή τους σε περιοχές με ανώμαλο ανάγλυφο χωρίς την ανάγκη ισοπεδώσεων (Παπαμιχαήλ και Τσακίρης, 2006).

3 Κεφάλαιο 1 ο :Εισαγωγή Η υπόγεια στάγδην άρδευση, είναι μία παραλλαγή της επιφανειακής άρδευσης με σταγόνες, όπου οι αγωγοί εφαρμογής (σταλακτηφόροι σωλήνες) τοποθετούνται σε κάποιο βάθος κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Αποτελεί μια μέθοδο άρδευσης των καλλιεργειών η οποία αναπτύχθηκε με βάση όλα τα παραπάνω και στοχεύει στην όσο το δυνατόν μεγαλύτερη αποδοτικότητα εφαρμογής του νερού άρδευσης, με τις μικρότερες δυνατές απώλειες, άρα και στην οικονομία αυτού. Σήμερα, η έλλειψη νερού γίνεται ολοένα και περισσότερο αισθητή στη χώρα μας, και ιδιαίτερα στον τομέα της γεωργίας. Με αποκορύφωμα την καλλιεργητική περίοδο 2007 όπου εκφράστηκαν φόβοι για αδυναμία εξεύρεσης νερού άρδευσης σε ευαίσθητες αγροτικές περιοχές όπως ο κάμπος της Θεσσαλίας, η ανάπτυξη-διάδοση και εφαρμογή του συστήματος της υπόγειας στάγδην άρδευσης κρίνεται απαραίτητη, ως ένα από τα μέτρα που πρέπει να ληφθούν για την αντιμετώπιση του προβλήματος Άμεσα, αλλά και μακροπρόθεσμα. Η μελέτη της υπόγειας στάγδην άρδευσης στην ελιά, επιλέχθηκε στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, διότι η ελιά αποτελεί ένα κατ' εξοχήν μεσογειακό δέντρο, άρρηκτα συνδεδεμένο με τις χώρες της Μεσογείου από τα χρόνια της αρχαιότητας μέχρι σήμερα. Έχει σημαδέψει με τη μακραίωνη παρουσία του, όχι μόνο το τοπίο, αλλά και τα ήθη και τα έθιμα, την παράδοση και τον πολιτισμό στις χώρες που καλλιεργείται. Επιπλέον η Ελλάδα είναι η τρίτη ελαιοπαραγωγός χώρα στον κόσμο, μετά την Ισπανία και την Ιταλία. Η ελαιοκαλλιέργεια καλύπτει το 20% της καλλιεργούμενης γης και αντιπροσωπεύει το 15% της ακαθάριστης αξίας φυτικής παραγωγής της χώρας, με αποτέλεσμα να διαδραματίζει πολύ σημαντικό κοινωνικοοικονομικό και οικολογικό ρόλο. Ειδικότερα η επιτραπέζια ελιά είναι εθνικό μας προϊόν, με μεγάλη βιολογική αξία, πλούσιο σε αντιοξειδωτικά, που αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα της Μεσογειακής διατροφής, εξασφαλίζοντας ένα υγιεινό διατροφικό μοντέλο. Η καλλιέργειά της απαντάται σε όλη την Ελλάδα με κυριότερη περιοχή παραγωγής την Στερεά Ελλάδα, ενώ σε μερικούς νομούς όπως η Χαλκιδική και η Φθιώτιδα αποτελεί ουσιαστικά μονοκαλλιέργεια. Η άρδευση είναι απαραίτητη σε επιτραπέζιες ποικιλίες ελιάς στις οποίες επιδιώκεται μεγάλο μέγεθος καρπού. Είναι επίσης απαραίτητη για μέγιστη απόδοση σε εντατικές εκμεταλλεύσεις με πυκνή φύτευση δένδρων. Καθορίζεται ανάλογα με τη

Κεφάλαιο 1 ο :Εισαγωγή 4 διαθεσιμότητα του νερού, ώστε να υπάρχει επάρκεια υγρασίας στο έδαφος στις πιο κρίσιμες περιόδους για την καλλιέργεια. Όπως ήδη αναφέρθηκε, τα πειραματικά δεδομένα προέρχονται από εγκαταστημένο από το 2000 σύστημα υπόγειας στάγδην άρδευσης, σε ελαιώνα επιτραπέζιας ποικιλίας Χονδροελιά Χαλκιδικής, στην αγροτική περιοχή της Σωζόπολης Χαλκιδικής. Η εκτίμηση των αναγκών της ελιάς σε νερό άρδευσης κάτω από συνθήκες υπόγειας στάγδην άρδευσης, έγινε με τη βοήθεια της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς που υπολογίστηκε με τη συνδυασμένη μέθοδο Penman-Monteith κατά FAO, των κατάλληλων φυτικών συντελεστών και όλων των απαραίτητων στοιχείων που μετρήθηκαν στον ελαιώνα. Καταγράφηκαν οι εφαρμογές νερού άρδευσης για τις καλλιεργητικές περιόδους 2005 και 2006 και έγινε σύγκριση με τις υπολογισμένες τιμές των αναγκών, για την εξαγωγή συμπερασμάτων για την οικονομικότητα της εφαρμοζόμενης αρδευτικής πρακτικής από τον ιδιοκτήτη παραγωγό. Μελετήθηκε η υδραυλική συνέπεια του υφιστάμενου δικτύου υπόγειας στάγδην και προτάθηκε νέο, με το μικρότερο δυνατό κόστος. Καταρτίστηκε πρόγραμμα άρδευσης με τη μέθοδο ισοζυγίου νερού για τις δύο καλλιεργητικές περιόδους και έγινε η εξαγωγή συμπερασμάτων για την αποδοτικότητα της υπόγειας στάγδην άρδευσης στον ελαιώνα. 1.2. ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή αποτελείται από έξι Κεφάλαια και ένα Παράρτημα. Στο παρόν Κεφάλαιο, που είναι εισαγωγικό, δίνεται ο σκοπός και η δομή της διατριβής και αναλύεται η αναγκαιότητα της εφαρμογής της μικροάρδευσης και ιδιαίτερα της υπόγειας στάγδην άρδευσης με σκοπό την εξοικονόμηση νερού. Επίσης περιγράφονται οι λόγοι για τους οποίους επιλέχθηκε ως καλλιέργεια προς μελέτη, η ελιά. Στο 2 ο Κεφάλαιο δίνεται η περιγραφή και αξιολόγηση του συστήματος της υπόγειας στάγδην άρδευσης, με σύστημα αναφοράς την επιφανειακή στάγδην. Καταγράφεται το ιστορικό της μεθόδου, τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της, δίνεται η περιγραφή, ο σχεδιασμός και οι απαραίτητοι υδραυλικοί υπολογισμοί για την εγκατάσταση του συστήματος. Τέλος παρουσιάζονται συμπεράσματα και αποτελέσματα ερευνών που έγιναν στην Ελλάδα και Διεθνώς.

5 Κεφάλαιο 1 ο :Εισαγωγή Στο 3 ο Κεφάλαιο δίνονται τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της ελιάς, με έμφαση σε στοιχεία που αφορούν τις ανάγκες της καλλιέργειας σε νερό και την άρδευση. Γίνεται ανάλυση της μεθόδου FAO Penman-Monteith για την εκτίμηση της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς με πλήρη και ελλιπή δεδομένα, γίνεται αναφορά στους φυτικούς συντελεστές της ελιάς και ανάλυση του τρόπου υπολογισμού της ωφέλιμης βροχής με βάση την USDA Soil Conserνation Serνice (1970). Στο 4 ο Κεφάλαιο γίνεται αναφορά στον προγραμματισμό των αρδεύσεων και στις μεθόδους που εφαρμόζονται, καθώς και στην συμπεριφορά της ελιάς κάτω από διαφορετικές συνθήκες διαθεσιμότητας νερού. Επίσης, δίνεται έμφαση σε στοιχεία που αφορούν την απόδοση των ελαιώνων και αναλύονται μέθοδοι εκτίμησης της παραγωγής. Στο 5 ο Κεφάλαιο δίνονται τα αποτελέσματα των υπολογισμών από τις εφαρμογές που αναπτύχθηκαν στην περιοχή μελέτης, ως εξής: Αρχικά γίνεται η περιγραφή της περιοχής μελέτης Δίνονται στοιχεία που αφορούν τις καλλιεργητικές φροντίδες και την συγκομιδή Περιγράφεται το σύστημα άρδευσης του ελαιώνα Παρουσιάζεται ο τρόπος και τα αποτελέσματα των αναλύσεων του εδάφους Παρουσιάζεται ο τρόπος και τα αποτελέσματα των μετρήσεων της φυτοκάλυψης του εδάφους στον πειραματικό ελαιώνα. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων της διηθητικότητας του εδάφους Γίνεται ο υπολογισμός της εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας και της ωφέλιμης βροχής Μελετάται η υδραυλική συνέπεια του δικτύου Παρουσιάζεται μελέτη επανασχεδιασμού του δικτύου Καταρτίζεται πρόγραμμα άρδευσης δύο ετών Δίνονται τα στοιχεία της πραγματικής απόδοσης και της εκτίμησης της παραγωγής του ελαιώνα Τέλος, στο 6 ο Κεφάλαιο, γίνεται ανασκόπηση της διατριβής, παρουσιάζονται τα βασικότερα συμπεράσματα από τα επί μέρους θέματα και γίνονται προτάσεις για την επέκταση της έρευνας.

Κεφάλαιο 1 ο :Εισαγωγή 6 Στο Παράρτημα παρουσιάζεται ο σχεδιασμός του υφιστάμενου δικτύου υπόγειας στάγδην άρδευσης του ελαιώνα, ο σχεδιασμός της μονάδας ελέγχου με τους αμμοκράτες και τη δεξαμενή αποθήκευσης νερού και τέλος ο σχεδιασμός του προτεινόμενου δικτύου υπόγειας στάγδην άρδευσης.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΥΠΟΓΕΙΑ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗ 2.1. ΓΕΝΙΚΑ Σκοπός της άρδευσης είναι να δοθεί στην καλλιέργεια συμπληρωματικά νερό, όταν αυτό που προέρχεται από τη βροχή, την ήδη αποθηκευμένη στο έδαφος υγρασία και την υγρασία που φτάνει στη ζώνη των ριζών με τριχοειδή ανύψωση από βαθύτερα στρώματα, δεν είναι επαρκές για να καλύψει πλήρως τις ανάγκες εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας κατά τη διάρκεια της βλαστικής περιόδου. Το νερό αυτό διασφαλίζει την κανονική ανάπτυξη και απόδοση της καλλιέργειας. Για να μεγιστοποιηθεί η αποδοτικότητα χρήσης του νερού και να επιτευχθούν οι απαιτήσεις προστασίας του νερού, το σύστημα άρδευσης πρέπει: 1) να είναι ικανό να παρέχει νερό συχνά και ομοιόμορφα, 2) να είναι ικανό να παρέχει νερό ακριβώς τη στιγμή που απαιτείται και να διατηρεί ένα τμήμα του εδαφικού προφίλ σε σχεδόν σταθερή υγρασιακή κατάσταση κατά τη διάρκεια της βλαστικής περιόδου και 3) να είναι ελεύθερο απωλειών και να ελαχιστοποιεί την εξάτμιση. Προς το παρόν, μόνο το σύστημα της υπόγειας στάγδην άρδευσης καλύπτει ταυτόχρονα όλες τις παραπάνω απαιτήσεις. Πρόκειται για μια παραλλαγή της επιφανειακής στάγδην άρδευσης και είναι γνωστή για την αργή και συχνή εφαρμογή του νερού στο έδαφος, μέσω των σταλακτήρων κατά μήκος υπόγειων σωλήνων. Οι σωλήνες αυτοί αποτελούν το δίκτυο εφαρμογής όπου σε προκαθορισμένες θέσεις τοποθετούνται ή ενσωματώνονται οι σταλακτήρες μέσω των οποίων το νερό φτάνει στο έδαφος με τη μορφή σταγόνων. Το βάθος τοποθέτησης εξαρτάται από τις γεωργικές πρακτικές που ακολουθούνται για την κατεργασία του εδάφους και από την καλλιέργεια που θα εγκατασταθεί. Το σύστημα έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλά μέρη του κόσμου, σε καλλιέργειες υψηλής αξίας, για να παρέχει την υγρασία άμεσα στις ρίζες των καλλιεργειών και απολαμβάνει ιδιαίτερου ενδιαφέροντος κατά τη διάρκεια των τελευταίων 20 ετών πρώτιστα λόγω της αυξανόμενης πίεσης να συντηρηθούν οι υδάτινοι πόροι.

Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση 8 2.2. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ Το 1930 ένας ισραηλινός μηχανικός, ο Symch Blass, παρατήρησε ότι δίπλα σε μια κάνουλα που είχε διαρροή, η ανάπτυξη των φυτών ήταν μεγαλύτερη. Έτσι στην αρχή κατασκεύασε ένα υπόγειο σύστημα αγωγών στο οποίο ενσωμάτωσε διόδους νερού τύπου σπιράλ, αρκετού μήκους. Η τεχνική αυτή αργότερα βελτιώθηκε από τον ίδιο και από άλλους κατασκευαστές, ιδίως μετά την εμφάνιση των πλαστικών σωλήνων, οπότε η τοποθέτηση των συστημάτων άρδευσης γινόταν στην επιφάνεια του εδάφους και τα δίκτυα ήταν μόνιμα. Η διαθεσιμότητα των πλαστικών μετά τον Β Παγκόσμιο πόλεμο επέτρεψε την ανάπτυξη της στάγδην άρδευσης, αρχικά στη Μεγάλη Βρετανία και πιθανώς και σε άλλες χώρες, και αργότερα στο Ισραήλ και στις Η.Π.Α.. Η ανάπτυξη της υπόγειας στάγδην άρδευσης ήταν τμήμα της ανάπτυξης της στάγδην άρδευσης στις Η.Π.Α., ξεκινώντας περίπου το 1959, ειδικά στην Καλιφόρνια (Davis, 1967) και στη Χαβάη (Vaziri and Gibson, 1972). Κατά τη δεκαετία του 60, οι αγωγοί εφαρμογής κατασκευάζονταν από πολυαιθυλένιο ή PVC με τρύπες ή σχισμές που ανοίγονταν πάνω στο σωλήνα (Zetzsche and Newman, 1966, Braud, 1970, Hanson et al., 1970) ή χωριστές εισόδους σταλακτών που κουμπώνουν στο σωλήνα (Whitney, 1970). Αυτά τα συστήματα λειτουργούσαν με χαμηλές πιέσεις και ποικίλες ποιότητες νερού και φιλτραρίσματος. Οι Whitney and Lo (1969) εκτίμησαν το φράξιμο και την απόδοση αρκετών σταλακτών, με προτίμηση στις πλαστικές εισόδους των σταλακτών στα ανοίγματα του σωλήνα. Από το 1970, δοκιμαστικές εγκαταστάσεις σε εμπορεύσιμους αγρούς και σε φυτείες ζάχαρης εγκαταστάθηκαν χρησιμοποιώντας ποικίλους συνδυασμούς πειραματικών και εμπορικών σταλακτών και αγωγών (Davis and Nelson, 1970a,b, Davis and Pugh, 1974, Gibson, 1974, Hanson and Patterson, 1974). Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιήθηκαν σε διάφορες καλλιέργειες όπως εσπεριδοειδή, ζαχαροκάλαμο, ανανάς, βαμβάκι, λαχανικά, οπωροφόρα, γρασίδι, αβοκάντο, καλαμπόκι και πατάτα (Davis and Nelson, 1970a, Edwards et al., 1970, Hanson et al., 1970, Isobe, 1972, Davis and Pugh, 1974, Hanson et Patterson, 1974, Phene, 1974, Phene and Sanders, 1976, Phene and Beale, 1976, 1979). Τα περισσότερα προβλήματα αναφέρονταν στη χαμηλή ομοιομορφία εφαρμογής, στη συντήρηση του συστήματος και στο φράξιμο των σταλακτών, το οποίο προκαλούνταν από οξείδια του σιδήρου και εδαφικά τεμαχίδια. Εξοπλισμός για την εγκατάσταση συστημάτων υπόγειας στάγδην άρδευσης υπήρχε από τη δεκαετία του 60 (Zetzsche and Newman, 1966). Όμως από το 1970 αναπτύχθηκε το εμπόριο αυτού του εξοπλισμού (Lanting, 1975). Ειδικό εξάρτημα,

9 Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση καθώς εγκαθιστούνταν οι αγωγοί εφαρμογής, είτε άνοιγε τρύπες, είτε εισήγαγε τους πλαστικούς σταλακτήρες στους σωλήνες (Whitney, 1970). Περίπου την ίδια περίοδο, τα συστήματα επιφανειακής στάγδην άρδευσης, που περιλάμβαναν εξοπλισμό έγχυσης λιπασμάτων, αναπτύσσονταν στο Ισραήλ (Goldberg and Shmueli, 1970). Όταν οι εμπορικοί σταλακτήρες και σωλήνες έγιναν πιο αξιόπιστοι, οι επιφανειακές εφαρμογές χρησιμοποιούνταν όλο και με μεγαλύτερο ρυθμό από ότι οι υπόγειες, εξαιτίας προβλημάτων με το φράξιμο των σταλακτών και την είσοδο των ριζών στους σταλακτήρες. Στα πρώτα χρόνια της δεκαετίας του 1980, το ενδιαφέρον για την υπόγεια στάγδην άρδευση αυξήθηκε, πιθανώς λόγω του κόστους του εξοπλισμού και των υλικών, της βελτιωμένης διαχείρισης των θρεπτικών και του χαμηλότερου κόστους του συστήματος σαν αποτέλεσμα πολυετούς χρήσης. Κατά το πρώτο μισό της δεκαετίας του 1980, οι δημοσιευμένες εργασίες περιέχουν πληροφορίες για το βάθος εγκατάστασης και τις αποστάσεις των αγωγών, εγχύσεις χημικών μέσω του συστήματος άρδευσης, αποδόσεις καλλιεργειών, απαιτήσεις σε νερό και φιλτράρισμα και συγκρίσεις με άλλα συστήματα άρδευσης (Sammis, 1980, Bucks et al., 1981, Mitchell, 1981, Rose et al., 1982, Chase, 1985, Plaut et al., 1985). Οι Mitchel and Tilmon (1982) ανέφεραν ότι συστήματα υπόγειας στάγδην άρδευσης υπήρχαν σε χρήση για 10 χρόνια σε ερευνητικό τους πρόγραμμα και έδωσαν οδηγίες για το σχεδιασμό, την εγκατάσταση και τη διαχείριση αυτών των συστημάτων. Επίσης, ο Tollefson (1985a,b) ανέφερε εμπειρίες από υπόγεια στάγδην άρδευση σε βαμβάκι και σιτάρι σε ένα μεγάλο εμπορικό αγρό, με χρονολογία έναρξης πειραματισμού το 1979. Το ενδιαφέρον για την υπόγεια στάγδην άρδευση αυξήθηκε πάρα πολύ μετά το 1985, την περίοδο κατά την οποία δημοσιεύθηκαν οι περισσότερες ερευνητικές μελέτες. Πιο πρόσφατα, ο Cavanaugh, (1992), o Zoldoske, (1993), Duncan, (1993) και ο Burt (1995) πραγματεύτηκαν τα πλεονεκτήματα και τους πιθανούς περιορισμούς του συστήματος. 2.3. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΣΤΑΓΔΗΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ Η υιοθέτηση της υπόγειας στάγδην άρδευσης έχει αυξηθεί σημαντικά κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας. Αγρότες σε όλο τον κόσμο κάνουν στροφή από την επιφανειακή στην υπόγεια στάγδην άρδευση λόγω των πλεονεκτημάτων της μεθόδου. Σε δημοσιευμένες ερευνητικές εργασίες και μελέτες πρακτικής εφαρμογής

Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση 10 (Schwankl et al., 1990, Ben-Asher and Phene, 1993, Ayars et al. 1999) αναφέρονται τα πλεονεκτήματα της μεθόδου, σε σύγκριση με τις άλλες μεθόδους άρδευσης τα οποία συνοψίζονται στα παρακάτω: Διατηρεί την υγρασία του εδάφους γύρω από τις ρίζες σε ένα βέλτιστο επίπεδο και μειώνει έτσι την πίεση των καλλιεργειών στα κρίσιμα στάδια ανάπτυξης. Βελτιώνει τον έλεγχο των ασθενειών, διατηρώντας το φύλλωμα και τους καρπούς ελεύθερα από υγρασία. Δεν επιτρέπει το σάπισμα των ριζών και εμποδίζει τη δημιουργία επιφανειακής κρούστας στο έδαφος, που δυσκολεύει τον αερισμό του εδάφους και την είσοδο του νερού της βροχής. Ενδείκνυται σε υποβαθμισμένα εδάφη με οριακά χαρακτηριστικά. Μειώνει τις απώλειες νερού μέσω εξάτμισης, απορροής και βαθιάς διήθησης ως αποτέλεσμα της υψηλής αποδοτικότητας εφαρμογής. Το σύστημα βρίσκεται μέσα στο έδαφος, άρα η απόδοσή του δεν επηρεάζεται από τη διηθητικότητα του επιφανειακού εδάφους. Η λίπανση μπορεί να εφαρμοστεί μέσω του συστήματος άρδευσης άμεσα στη ζώνη του ριζοστρώματος όταν και όπου ακριβώς τα φυτά την χρειάζονται, γεγονός ιδιαίτερα θετικό για τα θρεπτικά στοιχεία με χαμηλή κινητικότητα στο έδαφος. Ενδείκνυται για άρδευση με νερό από επεξεργασμένα λύματα Γίνεται καλύτερη απορρόφηση των θρεπτικών στοιχείων. Με τον τρόπο αυτό, εξαιτίας της δυνατότητας παροχής των λιπασμάτων σε χαμηλές δόσεις και για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, αυξάνεται η αποτελεσματικότητα των θρεπτικών ουσιών, με ταυτόχρονη μείωση του κόστους παραγωγής. Στους οπωρώνες παρέχει τον ακριβή έλεγχο της πίεσης που ασκεί η άρδευση στα δέντρα οπότε μπορεί να μειωθεί η βλαστική ανάπτυξη και να βελτιωθεί η ποιότητα των καρπών. Συντελεί στην ύπαρξη ξηρού επιφανειακού εδάφους γεγονός που βοηθάει στο να γίνονται κάποιες εργασίες στο χωράφι κατά τη διάρκεια της άρδευσης. Ελαχιστοποιεί την ανάπτυξη ζιζανίων (Στη Φωτογραφία 2.1 φαίνεται η παντελής έλλειψη ζιζανίων, εκτός από ελάχιστα κατά μήκος της γραμμής άρδευσης, στον πειραματικό ελαιώνα στη Σωζόπολη Χαλκιδικής που αρδεύεται με υπόγεια στάγδην άρδευση).

11 Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση Φωτογραφία 2.1. Ο πειραματικός ελαιώνας στη Σωζόπολη Χαλκιδικής που αρδεύεται με υπόγεια στάγδην άρδευση. Χαρακτηριστική η παντελής έλλειψη ζιζανίων, εκτός από ελάχιστα κατά μήκος της γραμμής άρδευσης. Τα συστήματα μπορούν να αυτοματοποιηθούν, με αποτέλεσμα τη μείωση των εργατικών εξόδων. Οι δαπάνες ενέργειας για άντληση μειώνονται λόγω της μειωμένης εφαρμοζόμενης ποσότητας νερού και της λειτουργικής πίεσης με αποτέλεσμα τη μείωση του κόστους λειτουργίας. Το σύστημα είναι μόνιμα εγκατεστημένο κάτω από το βάθος κατεργασίας του εδάφους, άρα ο γεωργός απαλλάσσεται από την ανάγκη τοποθέτησής του στην αρχή και απομάκρυνσής του στο τέλος της καλλιεργητικής περιόδου, μειώνοντας τα εργατικά έξοδα. Ένα σύστημα υπόγειας στάγδην άρδευσης δεν εκτίθεται στον ήλιο και στα ακραία καιρικά φαινόμενα, άρα τα πλαστικά υλικά από τα οποία κυρίως αποτελείται έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Η τεχνολογία της επιφανειακής στάγδην άρδευσης προωθήθηκε πολύ, μετά από την ανακάλυψη και την ανάπτυξη των σωλήνων πολυαιθυλενίου. Αν και οι εμπορικοί σταλακτήρες και οι σωλήνες εφαρμογής γίνονται όλο και πιο αξιόπιστοι, η εγκατάσταση δικτύων υπόγειας στάγδην άρδευσης έχει αυξηθεί με πιο αργούς

Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση 12 ρυθμούς έναντι της επιφανειακής, πιθανώς λόγω των προβλημάτων που δημιουργούνται στην παροχέτευση νερού από την παρείσφρηση των ριζών. Παρόλα αυτά η υπόγεια άρδευση με σταγόνες άρχισε να αντικαθιστά την επιφανειακή, εξαιτίας κάποιων πλεονεκτημάτων που προκύπτουν από τη μεταξύ του σύγκριση, τα οποία είναι (Ben-Asher and Phene, 1993, Phene, 1993, Ayars et al. 1999): Σχεδόν μηδενική εξάτμιση νερού από την επιφάνεια του εδάφους που οδηγεί σε μεγαλύτερη οικονομία νερού. Καλύτερη απορρόφηση των θρεπτικών στοιχείων και των λιπασμάτων για το λόγο ότι παροχετεύονται κατευθείαν στις ρίζες των φυτών σε μικρότερες δόσεις και για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα. Το ριζικό σύστημα των καλλιεργειών γίνεται μεγαλύτερο με αποτέλεσμα τα φυτά να έχουν στη διάθεσή τους προς εκμετάλλευση μεγαλύτερο όγκο εδάφους. Το 1989 καλλιεργήθηκε καλαμπόκι (Phene et al., 1990), το οποίο αρδευόταν με σύστημα υπόγειας στάγδην άρδευσης και επιφανειακής στάγδην άρδευσης υψηλής συχνότητας. Στα 20 πρώτα εκατοστά του εδάφους οι ρίζες του καλαμποκιού ήταν πιο μακριές στο επιφανειακό σύστημα (0 0.6 cm/gr εδάφους). Στο υπόλοιπο έδαφος μέχρι τα 1.9 μέτρα βάθος, ήταν μεγαλύτερες στο υπόγειο σύστημα (0 0.3 cm/gr εδάφους). Μείωση του κόστους λίπανσης μέχρι 50% Περιορισμός των ζιζανίων διότι η διαβροχή του εδάφους περιορίζεται σχεδόν αποκλειστικά στο ριζικό σύστημα. Διαβρέχεται μεγαλύτερο ποσοστό του εδάφους (Σχήματα 2.1 και 2.2). Οι Phene et al.(1989), Ben-Asher and Phene (1993) και Phene (1993) έδειξαν ότι (Πίνακας 2.1.) με δεδομένη παροχή νερού σε ιλυοαργιλώδες έδαφος, η υγρή σφαίρα που δημιουργεί το υπόγειο σύστημα ήταν κατά 46% μεγαλύτερη από το αντίστοιχο ημισφαιρικό υγρό τμήμα που δημιουργεί το επιφανειακό σύστημα και η αντίστοιχη υγρή επιφάνεια, που είναι διαθέσιμη για τη λήψη θρεπτικών από τις ρίζες των φυτών, ήταν 62% μεγαλύτερη στο υπόγειο σύστημα (εξαιρουμένης της επιφάνειας του εδάφους στο επιφανειακό σύστημα).

13 Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση Σχήμα 2.1. Διαβροχή εδάφους με επιφανειακή και υπόγεια στάγδην άρδευση. Υπόγεια Στάγδην Άρδευση Επιφανειακή Στάγδην Άρδευση Σχήμα 2.2. Κατανομή νερού στην υπόγεια και επιφανειακή στάγδην άρδευση 10 ώρες μετά από άρδευση διάρκειας 1 ώρας. Πίνακας 2.1. Σύγκριση της διαβροχής στην υπόγεια και επιφανειακή στάγδην για ίδια παροχή και διάρκεια άρδευσης. Επιφανειακή Στάγδην Άρδευση Υπόγεια Στάγδην Άρδευση Διαφορές % Ακτίνα διαβροχής 0.40 m 0.36 m - 10 Επιφάνεια διαβροχής 1.0051 m 2 1.6292 m 2 + 62 Όγκος διαβροχής 0.1341 m 3 0.1951 m 3 + 46

Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση 14 Ευκολία μετακίνησης για την εκτέλεση των καλλιεργητικών εργασιών. Οικονομία και μακροβιότητα του συστήματος, γιατί ελαχιστοποιούνται οι φθορές και μπορούν να χρησιμοποιηθούν λεπτότεροι σε τοίχωμα σταλακτηφόροι και ως εκ τούτου οικονομικότεροι. Το σύστημα μπορεί να παραμείνει υπόγεια τοποθετημένο για πολλά χρόνια εφόσον συντηρείται σωστά. Πέρα από τα πολύ σημαντικά οφέλη που παρέχει στον τομέα της άρδευσης των καλλιεργειών, η υπόγεια στάγδην άρδευση δεν στερείται μειονεκτημάτων και περιορισμών (Phene, 1993, Ayars et al. 1999) που πρέπει να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη τόσο πριν και κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης όσο και κατά τη λειτουργία του συστήματος. Τα σημαντικότερα είναι τα εξής: Το δίκτυο εφαρμογής είναι πάντα υπόγειο γεγονός που καθιστά την εποπτεία του πολύ δύσκολη επειδή αυτό δεν είναι ορατό. Ζημιά επί των γραμμών είναι πολύ δύσκολο να επισκευαστεί και απαιτεί υψηλό κόστος. Η συντήρηση του δικτύου είναι δύσκολη, απαιτεί περισσότερο χρόνο και μεγαλύτερο κόστος. Το σύστημα δεν έχει τη δυνατότητα να προσφέρει στους σπόρους των γραμμικών καλλιεργειών την απαραίτητη υγρασία για να βλαστήσουν. Το γεγονός αυτό καθιστά απαραίτητη την υποστήριξη με επιφανειακές μεθόδους άρδευσης όπως ο καταιονισμός στα πρώτα στάδια της βλάστησης των σπόρων και του φυτρώματος. Το φαινόμενο παρατηρείται κυρίως σε χονδρόκκοκα εδάφη λόγω της μικρής ανοδικής κίνησης του νερού. Η δομή του εδάφους γύρω από τους σταλάκτες μπορεί να αλλοιωθεί μετά τη χρήση του συστήματος για πολλά χρόνια. Άλατα και θρεπτικές ουσίες μπορεί να συσσωρευτούν στην επιφάνεια του εδάφους και να ξεπλυθούν στις ρίζες με το νερό της βροχής, γεγονός που ενθαρρύνει την ανεπιθύμητη αύξηση των φυτικών μερών. Παρείσφρηση των ριζών ή εδαφικών τεμαχιδίων στους σταλακτήρες και παρεμπόδιση της παροχέτευσης νερού με αποτέλεσμα τη μείωση στην απόδοση του συστήματος. Οι Ayars et al. (1999) αναφέρουν ότι έπειτα από 9 χρόνια λειτουργίας ενός συστήματος υπόγειας στάγδην άρδευσης για την έρευνά τους, η ομοιομορφία και η απόδοση του συστήματος ήταν όπως στην αρχή. Αυτό θα συμβεί με την προϋπόθεση ότι οι διεργασίες διαχείρισης του

15 Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση συστήματος που ακολουθούνται μετά την εγκατάσταση αποτρέπουν την εισβολή ριζών και εδαφικών τεμαχιδίων στους σταλακτήρες. Επιπλέον κόστος για την εγκατάσταση συστημάτων εκτόνωσης για να αποφεύγεται το φράξιμο των σταλακτήρων. Επιπλέον κόστος για την εγκατάσταση συστήματος εισαγωγής αέρα, το οποίο θα μειώνει την αρνητική πίεση που δημιουργείται στους αγωγούς κατά το άδειασμά τους, ώστε να αποφεύγεται η είσοδος εδάφους. Απαραίτητη η τοποθέτηση πολύ καλού συστήματος φίλτρων για την πρόληψη πιθανών φθορών και δυσλειτουργιών που μπορεί να προκληθούν από μεταφερόμενα με το νερό φερτά υλικά. Υψηλό κόστος αρχικού κεφαλαίου (10%-15% μεγαλύτερο από την επιφανειακή στάγδην άρδευση). Η διαφορά αυτή μπορεί να υπερκαλυφθεί με τη χρήση λεπτότερου άρα και φθηνότερου σταλακτηφόρου αγωγού, με την εξάλειψη των εργατικών εξόδων συλλογής και επανεγκατάστασης του δικτύου εφαρμογής και με τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των πλαστικών υλικών. Η περαιτέρω ανάπτυξη και η υιοθέτηση της υπόγειας στάγδην άρδευσης είναι σίγουρο ότι θα συνεχιστεί στο εγγύς μέλλον, πρώτιστα λόγω των οικονομικών ωφελειών αυτής της τεχνολογίας σε σύγκριση με άλλες μεθόδους άρδευσης, αλλά και λόγω της αυξανόμενης πίεσης για τη διατήρηση των υδάτινων πόρων. Η υπόγεια στάγδην άρδευση χρησιμοποιείται σήμερα για την άρδευση της ελιάς, της αμπέλου, των οπωροφόρων, των λαχανικών και εντατικών ακόμη ετήσιων καλλιεργειών. 2.4. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Το σύστημα της υπόγειας στάγδην άρδευσης είναι παρόμοιο με αυτό την επιφανειακής, ειδικά όσον αφορά τα υδραυλικά χαρακτηριστικά. Τα τμήματα του συστήματος της υπόγειας στάγδην άρδευσης είναι τα ακόλουθα όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.3 (Rogers et al., 2003): 1)Αντλία, 2)Σύστημα φίλτρων, 3)Βαλβίδα διατήρησης πίεσης, 4)Μανόμετρα, 5)Συσκευή αποτροπής αντίθετης ροής, 6)Σύστημα έγχυσης χημικών ουσιών, 7)Μετρητής ροής, 8)Βαλβίδα ελέγχου γραμμών εφαρμογής εντομοκτόνων, φυτοφαρμάκων ή λιπασμάτων μέσω του συστήματος άρδευσης,9)βαλβίδα υπομονάδας άρδευσης,10)ρυθμιστής πίεσης, 11)Βαλβίδες εξαερισμού, 12)Αγωγός μεταφοράς, αγωγοί τροφοδοσίας, 13)Αγωγοί καθαρισμού, 14)Σταλακτηφόροι αγωγοί

Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση 16 (αγωγοί εφαρμογής), 15)Σταλακτήρες, 16)Σύνδεσμοι, 17)Σύστημα αυτόματου ελέγχου (προαιρετικά). Εγχυτήρας χημικών ουσιών Βάνες υπομονάδων Σχήμα 2.3. Τμήματα από τα οποία αποτελείται ένα σύστημα υπόγειας στάγδην άρδευσης. Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να λειτουργήσει χωρίς να είναι απαραίτητα όλα τα παραπάνω στοιχεία, αλλά μπορεί να αποδειχθεί δύσκολο να διαχειριστεί και να διατηρηθεί και να μην πετύχει τη μέγιστη απόδοση. Τελικά, το σύστημα μπορεί να αποτύχει λόγω της έλλειψης ενδείξεων στο διαχειριστή για την κατάσταση και την απόδοσή του ή της ανεπαρκούς προστασίας των αισθητήρων. Συνήθως υπάρχουν διάφορες εκδόσεις κάθε συσκευής, από τις οποίες μπορεί να γίνει η κατάλληλη επιλογή. Μια συγκεκριμένη επιλογή μπορεί ή δεν μπορεί να είναι αποδεκτή για την κάθε εφαρμογή, ανάλογα με τις συγκεκριμένες συνθήκες της περιοχής και του συστήματος. Οι σημαντικότεροι παράγοντες που πρέπει να εξεταστούν κατά την επιλογή κάθε συσκευής παρατίθενται ύστερα από μελέτη. Πρέπει να υπάρχει σιγουριά ότι τα χαρακτηριστικά της περιοχής και του συστήματος είναι αποδεκτά στο

17 Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση σχεδιασμό του συστήματος υπόγειας στάγδην άρδευσης. Ένα τυπικό σχέδιο συστήματος υπόγειας στάγδην άρδευσης φαίνεται στο Σχήμα 2.4. Σχήμα 2.4. Τυπικό σχέδιο συστήματος υπόγειας στάγδην άρδευσης. Η έξοδος του νερού από τους σταλακτήρες είναι πολύ σημαντική για τα επιφανειακά αλλά κυρίως για τα υπόγεια συστήματα, επειδή οι παρεμποδίσεις των παροχετεύσεων είναι δαπανηρές για να ανιχνευθούν αλλά και να αποκατασταθούν. Όσον αφορά την ποιότητα του νερού ένα κοινό προληπτικό πρόγραμμα συντήρησης περιλαμβάνει το φιλτράρισμα, τη χλωρίωση και το περιοδικό ξέπλυμα. Ο βαθμός φιλτραρίσματος που απαιτείται εξαρτάται από την παροχή των σταλακτήρων και την ποιότητα του νερού. Τα φίλτρα σίτας, οι υδροκυκλώνες και τα φίλτρα χαλίκων ή άμμου είναι οι τρεις βασικοί τύποι φίλτρων. Ο τύπος και η συγκέντρωση ανεπιθύμητων παραγόντων στην πηγή νερού, το απαραίτητο επίπεδο φιλτραρισμένου νερού και το ποσοστό ροής καθορίζουν τον τύπο φίλτρου που χρησιμοποιείται. Η

Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση 18 επιλογή της καλλιέργειας και ο τύπος του εδάφους καθορίζουν την ικανότητα των συστημάτων, την παροχή των σταλακτήρων, τις αποστάσεις των σταλακτήρων, το βάθος και τις αποστάσεις των αγωγών εφαρμογής. Η ικανότητα των συστημάτων πρέπει να είναι βασισμένη στις μέγιστες ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό. Οι αποστάσεις των σταλακτήρων και η παροχή τους καθορίζονται από την ριζοβολία της καλλιέργειας, το βάθος και τις αποστάσεις των αγωγών και τα χαρακτηριστικά του εδάφους. Στις περισσότερες γραμμικές καλλιέργειες οι σταλακτήρες πρέπει να δημιουργούν επικαλυπτόμενες επιφάνειες κατά μήκος της ζώνης ύγρανσης. Οι αποστάσεις μεταξύ των γραμμών καθορίζονται πρώτιστα από τον τύπο του εδάφους, την καλλιέργεια, τις εφαρμοζόμενες πρακτικές και πρέπει να είναι σχετικά μικρές ώστε να παρέχεται ομοιόμορφος ανεφοδιασμός νερού σε όλες τις εγκαταστάσεις. Το βάθος των αγωγών κυμαίνεται από 0.2 έως 0.7m, με τα μικρότερα βάθη σε αμμώδη εδάφη και τα μεγαλύτερα σε αργιλώδη. Πολλοί τύποι σωληνώσεων έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς στην υπόγεια στάγδην άρδευση. Με λεπτά τοιχώματα (0.15mm έως 0.30mm) εύκαμπτοι σωλήνες χρησιμοποιούνται συνήθως για τις βραχυπρόθεσμες εγκαταστάσεις και εγκαθίστανται χαρακτηριστικά σε μικρό βάθος. Αυτοί οι τύποι σωλήνων είναι ευαίσθητοι στη μηχανική ζημία εντόμων και τρωκτικών. Με παχύτερα τοιχώματα (0.38 mm έως 0.50mm) εύκαμπτοι σωλήνες έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για αρκετά διαδοχικά έτη υπό τον όρο ότι εγκαθίστανται αρκετά βαθιά ώστε να αποφεύγεται η ζημιά από το όργωμα, την καλλιέργεια, και τα μηχανήματα συγκομιδής. Η χρήση μοντέλων προσομοίωσης για το σχεδιασμό και την αξιολόγηση της απόδοσης των συστημάτων αυξάνεται συνεχώς, αλλά απαιτείται επιπλέον έρευνα για τη βελτίωση των ικανοτήτων τους. Στην συνέχεια ακολουθεί αναλυτική περιγραφή της λειτουργίας και του σκοπού που εξυπηρετούν τα επί μέρους τμήματα του συστήματος της υπόγειας στάγδην άρδευσης (Κανάκης, 2006). 1) Αντλία. Συνήθως μια αντλία καλύπτει τις ανάγκες των συστημάτων υπόγειας στάγδην άρδευσης διότι γενικά απαιτούν χαμηλή πίεση. Το αντλητικό συγκρότημα (Φωτογραφία 2.2.) τοποθετείται σε κάποια δεξαμενή ή πηγάδι ή γεώτρηση και αποτελείται από την αντλία, τον ηλεκτρικό πίνακα και τους αυτοματισμούς.

19 Κεφάλαιο 2 ο : Υπόγεια Στάγδην Άρδευση Φωτογραφία 2.2. Αντλιοστάσιο και σύστημα φίλτρων Οι δυνατότητες της αντλίας εξαρτώνται από την παροχή νερού, το συνολικό μανομετρικό, τις ανάγκες σε πίεση του συστήματος, το μέγεθος κάθε υπομονάδας (υποπεριοχή ταυτόχρονης άρδευσης) και τις απαιτήσεις για τον καθαρισμό των φίλτρων και του αγωγού καθαρισμού. 2) Σύστημα φίλτρων. Σκοπός της τοποθέτησης των φίλτρων είναι η πρόληψη των πιθανών φθορών και δυσλειτουργιών του δικτύου (κυρίως το φράξιμο των σταλακτήρων) που μπορεί να προκληθούν από τα μεταφερόμενα με το νερό φερτά υλικά. Τα φίλτρα σίτας, οι υδροκυκλώνες και τα φίλτρα άμμου χρησιμοποιούνται συνήθως ανάλογα με την ποιότητα νερού. Στο Σχήμα 2.5 φαίνεται σχηματικά η απεικόνιση των τριών κατηγοριών φίλτρων.