Numer 07/2002
Uprawy nawadniano już 6000 lat temu rozprowadzając wodę z kanałów na niżej położone pola. Do czasu, kiedy nakłady ludzkiej pracy i wartość wody nie stały się ważnym czynnikiem ekonomicznym, metoda ta była wystarczająca. W latach 50. ubiegłego wieku rozwinęły się bardziej zaawansowane od nawadniania grawitacyjnego technologie. Wzrosła liczba ludności, zmniejszyły się zapasy czystej wody, skurczyła się powierzchnia użytkowana rolniczo — nastąpiła intensyfikacja produkcji roślinnej. Rozwój nawadniania wymusiła także postępująca erozja gleb. Instalowanie oszczędnych i efektywnych systemów nawadniających stało się koniecznością. W tym artykule przedstawione zostały najpopularniejsze, używane obecnie ich rodzaje, różnice między nimi oraz trendy w technikach nawodnień.
| Nawadnianie kroplowe | |||
| Najczęściej nawadnia się w ten sposób warzywa na mniejszych plantacjach, w tunelach foliowych i szklarniach. Elementami tych systemów są: pompa (elektryczna lub spalinowa) o stosunkowo niskim ciśnieniu wody z kompletem zaworów rozdzielczych i zwrotnych, reduktor ciśnienia, układ filtrów oraz dodatkowe urządzenia do uzdatniania wody i usuwania piasku. Głównym elementem są przewody (rury lub taśmy) najczęściej z PVC lub PE, które doprowadzają wodę bezpośrednio do strefy korzeniowej roślin. W zależności od konstrukcji systemy takie mogą służyć do kroplowego nawadniania napowierzchniowo lub kilka centymetrów pod powierzchnią gleby. Przewody są rozmieszczane wzdłuż rzędów roślin i na całej swojej długości mają ujścia wody dostosowane do rozstawy roślin w rzędzie. Precyzyjne dozowanie wody do strefy korzeniowej w ilości 0,5–4 l/godz. z jednego emitera, stwarza możliwość dostarczania wraz z wodą nawozów. Ponieważ woda wypływa poprzez otwory o bardzo małych średnicach i pod ciśnieniem 0,3–1 bara musi być wolna od wszelkiego typu zanieczyszczeń. Im gorszej jakości woda, tym krótsza żywotność linii zasilających, których otwory ulegają zapychaniu. Przed uruchomieniem systemu należy sprawdzić jakość wody: ilość zawiesin, odczyn pH, twardość, liczbę bakterii w litrze oraz zawartość węglanu wapnia, żelaza, manganu, azotanów i chlorków (HO 5/2002). Jeśli jej jakość nie spełnia wymaganych standardów, wówczas instalacja musi być dodatkowo wyposażona w filtry. Trwałość linii bezpośrednio doprowadzających wodę wynosi 1–7 sezonów. Zaletami linii kroplujących są: ● małe zużycie wody (o 35–40% mniejsze niż w innych systemach) i energii (ze względu na małe ciśnienie robocze), ● duża równomierność nawadniania i możliwość dokładnej aplikacji nawozów lub środków chemicznych bez konieczności używania maszyn, ● małe ryzyko rozwoju chorób (części nadziemne roślin nie są zwilżane), ● linie podziemne nie zmieniają struktury gleby i najmniej ze wszystkich systemów sprzyjają rozwojowi chwastów. Wady nawadniania kroplowego to: ● duże nakłady pracy przy instalowaniu systemu, ● krótka żywotność w porównaniu z innymi systemami nawadniania, ● brak możliwości ochrony roślin przed przymrozkami, ● system umieszczany jest na stałe, a w przypadku linii podziemnych nie ma możliwości kontroli ich stanu. | |||
|
| |||
| Linie nawadniające z mikrozraszaczami | |||
| Są modyfikacją napowierzchniowych linii kroplujących. Zamiast małych otworów w przewodach doprowadzających wodę, co kilkanaście czy kilkadziesiąt centymetrów umieszczane są mikrozraszacze, których praca podobna jest do działania dyszy opryskiwacza. Mogą być one montowane bezpośrednio na rurach PVC lub na tak zwanej szpilce — pionowym plastikowym statywie — w rozstawach co 4, a nawet co 12 metrów. Wysokość mocowania mikrozraszaczy zależy od typu i podawana jest przez producentów. Struga wody wypływa z jednego ujścia (najczęściej o kącie rozwarcia 900 — rys. 1a lub 1800 — rys. 1b) albo dwóch (o kącie rozwarcia 300 — rys. 1c) pracujących sektorowo. Rzadziej stosowane są mikrozraszacze kołowe z kilkoma ujściami na całym obwodzie (rys.1d). W uprawach pod osłonami często używane są wersje mikrozraszaczy podwieszane pod przewodami rozprowadzającymi wodę. Jeden mikrozraszacz, w zależności od typu, ma wydatek wody od 30 nawet do 1600 l/godz. i pracuje przy ciśnieniu 1,5–3 barów. Przy nawadnianiu mikrozraszaczami, w porównaniu z kroplowym, występują straty wody w wyniku parowania podczas wykonywania zabiegu nawet do 15% (w zależności od wielkości kropli, temperatury oraz wilgotności powietrza i prędkości wiatru). W praktyce, dla osiągnięcia takiego samego efektu, mikrozraszaczami nawadniać potrzeba dłużej i większą ilością wody. Ze względu na dużą czasochłonność instalowania nie jest to najpopularniejsza metoda nawadniania, ale ponieważ w ten sposób doprowadza się wodę na powierzchnię roślin, można taki system wykorzystywać do ochrony przed przymrozkami. | |||
|
| |||
| Przestawne deszczownie rurowe | |||
Jest to system (fot. 1), który może być używany do każdego rodzaju uprawy, bez względu na warunki glebowe i ukształtowanie powierzchni pól.
Podobnie jak system z mikrozraszaczami, nie jest on drogi, jednakże wymaga dużych nakładów pracy na montaż i demontaż, gdy zachodzi konieczność nawadniania w innym miejscu. Główne elementy systemu to pompa zasilająca, rury doprowadzające i rury z gwintowanymi gniazdami, do których wkręca się zraszacze lub krótkie pionowe rury do podwyższania zraszaczy. Rury wykonane są z materiału odpornego na korozję, na przykład, aluminium lub ocynkowanej stali. Mają średnice zewnętrzne 50–150 mm, ze względu na konieczność częstego montażu oraz demontażu muszą być dość lekkie i połączone szczelnymi szybkozłączami. Do transportu rur używa się specjalnych wózków. Urządzeniami aplikującymi wodę są zraszacze obrotowe typu wolnoobrotowego lub napędzanego poprzez uderzenie strugi. Pracują one przy ciśnieniach 1–3,5 bara i pozwalają na nawadnianie powierzchni w kształcie koła o średnicy nawet do 50 m. Im większa średnica nawadnianej powierzchni, tym potrzebne jest większe ciśnienie wytwarzane przez pompę (podnosi to jednak koszty eksploatacji). Jeżeli pole znajduje się w terenie pochyłym, rury mogą być zakopywane pod ziemią, wtedy przenośnym elementem są jedynie zraszacze. W ten sposób można zabezpieczyć się przed kradzieżą (najczęściej aluminiowych) rur. Nie istnieje także niebezpieczeństwo, że pozostawione na zimę rury ulegną zniszczeniu (popękaniu pod naporem wody zamarzającej wewnątrz). Pozostałości wody łatwo można usunąć uwalniając zawór lub zaślepkę w najniżej położonym punkcie. | |||
|
| |||
| Deszczownie kołowe | |||
| Są one nową generacją deszczowni przenośnych. Zamiast mozolnego demontowania, przenoszenia elementów na nowe pole i ponownego montażu deszczownię przetacza się, bo na rurociągu zastosowano lekkie metalowe koła o dużej średnicy. Obecnie używane modele poruszają się na kołach jezdnych napędzanych silnikami benzynowymi o mocy 4–6 KM. Dzięki temu, że rurociąg znajduje się na wysokości około 90 cm od powierzchni gruntu, można tego typu urządzeń używać również do nawadniania wyższych roślin. Eksploatacja deszczowni kołowych jest prosta, nie wymaga dużych nakładów pracy i chodzenia po błocie przy demontażu. Zraszacze obrotowe rozmieszczane są co kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt metrów i zapewniają w miarę równomierne nawodnienie. | |||
|
| |||
| Deszczownie szpulowe — zwijane rurociągi | |||
Ciągły postęp w dziedzinie nawadniania i ulepszanie właściwości mechanicznych polietylenu spowodował wdrożenie do produkcji deszczowni szpulowych (fot. 2).
Zasada ich działania polega na bezobsługowym nawijaniu na szpulę rozwiniętego uprzednio przy pomocy ciągnika węża, którego końcówka szczelnie połączona z wózkiem podczas zwijania przemieszcza się w kierunku szpuli. Zwijanie węża odbywa się za pośrednictwem układu: turbina — skrzynia biegów — przekładnia zębata lub łańcuchowa — szpula. Obroty szpuli uzyskiwane są dzięki zastosowaniu turbiny. Innym, godnym prezentacji elementem deszczowni szpulowej jest układ stabilizacji prędkości liniowej węża. W najnowocześniejszych rozwiązaniach spotykamy automatyczne układy zaworów sterowanych małym silnikiem elektrycznym, które otrzymują „polecenia” od elektronicznych czujników. Zaletą deszczowni szpulowych jest ich mobilność i możliwość współpracy z szeroką gamą akcesoriów, na przykład z wolnoobrotowym zraszaczem sektorowym, zraszaczem z napędem turbinkowym lub belką zraszającą o szerokości konstrukcyjnej do 64 m (fot. 3).
Średnice zewnętrzne węży polietylenowych w najmniejszych modelach wynoszą 40, 50, 63 mm, w modelach średniej wielkości 75, 82, 90 mm i w największych — 100, 110, 120, 140 mm. Największe urządzenia mogą mieć nawet węże długości 800 m i są w stanie nawodnić 7,2 hektara dawką 10 l/m2 w 10–12 godzin. Wadą niektórych maszyn, zaopatrzonych w starszej generacji turbiny są wyższe koszty eksploatacji. Nowoczesne modele powinny pracować w zakresie ciśnień 2–7 barów. Opcją, która ułatwia obsługę jest układ dodatkowej regulacji hydraulicznej. Eliminuje on wysiłek fizyczny operatora przy zmianach pozycji bębna szpuli, rozstawianiu podpór maszyny i wbijaniu do ziemi stóp podporowych. Hydraulika wykorzystywana jest też do zmiany rozstawu kół jezdnych maszyny i może zasilać siłowniki belki zraszającej. Ze względu na dużą mobilność urządzenia, uniwersalność i możliwość zastosowania nawet na pochyłościach plantatorzy coraz chętniej wymieniają nawadniające instalacje rurowe i przenośne deszczownie rurowe na deszczownie szpulowe. Dodatkowym atutem jest fakt, że deszczownia szpulowa zawsze stoi na suchym miejscu. W odróżnieniu od innych systemów nawadniających maszyny te są bardziej skomplikowane lecz i bardziej wydajne niż wcześniej opisywane deszczownie. Mają zwartą konstrukcję, modułowy system układu napędu szpuli, w którym przekładnia, turbina i zawór bocznikowy („by pass”) tworzą całość. Posiadają możliwość wzbogacania w różnego typu dodatkowe elementy mechaniczne umożliwiające eksploatację w różnych warunkach — nawet pod osłonami. Deszczownie te mogą być też wyposażone w układ pozwalający na sterowanie komputerowe albo za pomocą przenośnego nadajnika. Każda deszczownia szpulowa niezależnie od typu i wielkości może być wyposażona w różne systemy dystrybucji wody. | |||
|
| |||
| Deszczownie przęsłowe | |||
Na plantacjach pojawiły się już deszczownie przęsłowe (fot. 4). Są one najnowszą, już IV generacją zmodyfikowanej deszczowni kołowej, z której pozostała jednak tylko główna idea. Zmieniony został system dystrybucji wody. Powrócono do niskociśnieniowych zraszaczy, które są tańsze w eksploatacji i nie niszczą struktury gleby. Coraz częściej używa się rur rozprowadzających wodę w międzyrzędziach. Głównymi elementami są stalowe przęsła (cynkowane ogniowa) o długości 45–55 m łączone ze sobą nawet do długości 1000 m. Każde przęsło zakończone jest układem kół jezdnych napędzanych silnikiem elektrycznym lub hydraulicznym. Koła dobierane są do rodzaju gleby, a wysokość przęseł — do prowadzonej uprawy. Deszczownie przęsłowe mogą pracować w dwóch konfiguracjach: z centralnym trzpieniem, wokół którego obracają się połączone ze sobą przęsła lub liniowo, przemieszczając się wzdłuż pól. Na końcach przęseł mogą być zainstalowane działka zraszające lub dodatkowe belki, którymi — dzięki zawiasowemu mocowaniu — można nawadniać naroża pól lub ich nieregularne fragmenty. Tego typu urządzenia używane są na plantacjach o powierzchni od kilkunastu do kilkuset hektarów. Za ich pomocą rośliny są często wraz z nawadnianiem nawożone. Układ elektryczny zamontowany w deszczowniach przęsłowych umożliwia zdalne sterowanie jednym lub kilkoma urządzeniami tego typu — za pomocą komputera umieszczonego w domu lub telefonu komórkowego. Ostatnim osiągnięciem jest użycie systemu nawigacji satelitarnej GPS i całkowita automatyzacja. W przyszłości największy wpływ na konstruowanie nowych systemów nawadniających i rozwój tej dziedziny będą miały koszty wody i energii. Ciągle trwają prace nad konstrukcją systemu łączącego wszystkie zalety opisywanych urządzeń, na przykład, mobilności deszczowni szpulowej, pełnego sterowania automatycznego i niskich kosztów eksploatacji deszczowni przęsłowej oraz równomierności nawadniania.
| |||
