Kryteria nawadniania roślin to nic innego jak mierzalne parametry według, których prowadzi się nawadnianie. Teoretycznie można stosować kryteria roślinne, klimatyczne i glebowe. Ze względu na małą dostępność tanich i wiarygodnych czujników roślinnych, w praktyce do planowania częstotliwości nawadniania wykorzystuje się kryteria klimatyczne i/lub glebowe.

Kryteria nawadniania roślin – kryteria klimatyczne

Klimatyczne kryteria nawadniania roślin i ich potrzeby wodne zależne są od przebiegu warunków pogody, specyficznych cech gatunkowych oraz wielkości roślin. Przebieg pogody wpływa na wysokość parowania z powierzchni gleby (ewaporacja) oraz roślin (transpiracja). Suma parowania nazywana jest ewapotranspiracją. Wartość ewapotranspiracji określonego gatunku roślin szacuje się poprzez wyznaczenie tzw. ewapotranspiracji wskaźnikowej (ET0), która określa zdolność atmosfery do wywołania parowania wody z powierzchni pokrytej roślinami, przy optymalnej wilgotności gleby (odnośnikiem jest tu łan trawy). Potrzeby wodne określonego gatunku roślin (ewapotranspiracja rzeczywista ETR) określana jest poprzez pomnożenie wartości ewapotranspiracji wskaźnikowej przez specyficzny dla każdego gatunku roślin współczynnik roślinny (k).

ETR = k*ETo.

Wartość tego współczynnika jest charakterystyczna dla każdego gatunku roślin i zmienia się w poszczególnych fazach rozwojowych. Ponadto przy obliczaniu ewapotranspiracji rzeczywistej u roślin sadowniczych uwzględnia się wielkość korony drzew i krzewów. Wyznaczoną wcześniej wartość ETR mnoży się przez współczynnik poprawkowy, uwzgledniający wielkość drzew lub krzewów. Wysokość współczynnika poprawkowego można wyznaczyć za pomocą nomogramu.

Klimatyczne kryteria nawadniania roślin sprawiają, że maksymalna ewapotranspiracja przypada na lipiec i sierpień. Jej średnia dzienna wartość w tym okresie wynosi zazwyczaj około 3,5 mm (35 m3 wody/ha/dobę), jednak w bardzo upalne i wietrzne dni może przekraczać 5 mm na dobę. Oznacza to, że w takich warunkach użytki zielone przy optymalnej wilgotności gleby pobierają ponad 50 m3 wody dziennie. Ponieważ wielkość ewapotranspiracji (ET0) zależy od parametrów pogodowych (temperatura i wilgotność powietrza, promieniowanie słoneczne, prędkość wiatru), można ją obliczyć wykorzystując dane meteorologiczne lub odczytać z automatycznej stacji meteorologicznej (o ile stacja ma taką funkcjonalność).

W celu ułatwienia ogrodnikom praktycznego stosowania integrowanego nawadniania, w Instytucie Ogrodnictwa opracowano Internetową Platformę Wspomagania Decyzji Nawodnieniowych (IPWDN): http://www. nawadnianie. inhort. pl. Serwis poświęcony jest nawadnianiu wszystkich rodzajów upraw ogrodniczych. Na stronie można znaleźć publikacje naukowe, artykuły popularnonaukowe oraz wykłady poświęcone nawadnianiu. Bardzo ważnym elementem serwisu są aplikacje obliczeniowe, które pozwalają na wyznaczenie wielu istotnych parametrów przydatnych przy prowadzeniu nawadniania i fertygacji roślin ogrodniczych (m. in. według kryteriów klimatycznych i glebowych). Na stronie portalu umieszczono kalkulatory do wyznaczania ewapotranspiracji wskaźnikowej www. nawadnianie. inhort. pl/eto, a także aplikacje służące do wyznaczania potrzeb wielu gatunków roślin sadowniczych i warzywnych na podstawie obliczonej wcześniej ewapotranspiracji. Wymienione informacje można znaleźć na stronach:

• rośliny sadownicze: http://www.nawadnianie.inhort.pl/potrzeby-nawadniania-rs
• rośliny warzywne: http://www.nawadnianie.inhort.pl/potrzeby-wodne-rw

Na platformie zamieszczono również metodyki, opisujące sposób samodzielnego wyznaczania potrzeb wielu gatunków roślin: http://www.nawadnianie.inhort.pl/metodyki

Metoda nawadniania oparta na kryteriach klimatycznych bardzo dobrze sprawdza się w praktyce, na co wskazują wyniki badań. Należy jednak podkreślić, że wymaga ona odpowiedniej wiedzy, doświadczenia, wiarygodnych danych meteorologicznych i zaangażowania czasu własnego.

Kryteria nawadniania roślin – kryteria glebowe

Alternatywą lub uzupełnieniem dla metod opartych o analizę danych klimatycznych są glebowe kryteria nawadniania roślin, wykorzystujące pomiary parametrów glebowych. Właściwości wodne gleby można opisać dwojako:

• określając ilość wody w danej objętości (lub masie) gleby,
• charakteryzując jej dostępność (potencjał), poprzez określenie siły, z jaką jest zatrzymywana w glebie/podłożu.

Potencjał wody w glebie przyjmuje wartości ujemne (w wodzie wynosi 0) i jest wyrażany w jednostkach podciśnienia. Stan uwodnienia może zostać określony poprzez trzy poziomy charakterystyczne dla każdego typu gleby: maksymalną pojemność wodną (MPW), polową pojemność wodną (PPW) i punkt trwałego więdnięcia (PTW).

MPW – to maksymalna ilość wody jaką gleba może zgromadzić w profilu, odpowiadająca całkowitemu nasyceniu wodą wszystkich porów glebowych.

PPW – to zawartość wody w momencie, gdy ustanie odpływ wody grawitacyjnej, która znajdowała się w największych porach glebowych i odpłynęła w głąb profilu dzięki sile grawitacji.

PTW – określa stan, kiedy zawartość wody w glebie zmniejsza się aż do poziomu, w którym nie może już zostać pobrana przez rośliny. Prowadzi to do trwałego więdnięcia roślin, co oznacza, że nie odzyskują one pełnego turgoru, nawet w przypadku zwiększenia zawartości wody w glebie.

Na podstawie powyższych kategorii można obliczyć zapas wody ogólnie dostępnej dla roślin (PPW-PTW). W praktyce nawadnianie rozpoczyna się w momencie wyczerpywania zapasu tzw. wody bardzo łatwo dostępnej. Potencjał wodny gleby, która zawiera wodę bardzo łatwo dostępną, mieści się w zakresie (od -20 do -70 kPa). Potencjał ten można zmierzyć za pomocą tensjometrów (Fot. 2).

Tensjometr składa się z ceramicznego sączka, rurki z tworzywa sztucznego i wakuometru (miernika podciśnienia). Po napełnieniu tensjometru wodą i umieszczeniu go w glebie ustala się stan równowagi. Gdy gleba przesycha, woda przemieszcza się do niej przez element ceramiczny powodując zmianę ciśnienia w rurce, a przez to i odczytu na mierniku.

W handlu dostępne są tensjometry o zróżnicowanej długości, umożliwiające pomiar potencjału wody w glebie na różnych głębokościach. Zakres działania tensjometru wynosi od 0 (pełne nasycenie gleby wodą) do ok. (- 80) kPa. Tensjometr jest urządzeniem wymagającym nadzoru. W przypadku zbyt niskiego potencjału do wnętrza tensjometru może dostać się powietrze. Zapowietrzony tensjometr podaje błędny odczyt, zatem należy go ponownie napełnić wodą. Istniej możliwość podłączenia tensjometrów do układów elektronicznych, co umożliwia automatyczny odczyt, rejestrację danych, a także możliwość kontrolowania pracy zaworów.

Tensjometr należy umieścić w strefie korzeniowej roślin na głębokości zalegania głównej masy korzeniowej, w obszarze, gdzie działanie systemu nawodnieniowego ma wpływ na zmiany potencjału wodnego gleby. Te same zalecenia dotyczą czujników mierzących wilgotność gleby (zawartość wody w glebie). Sama wilgotność nie mówi jeszcze o potencjale wodnym gleby, ale można założyć, że rośliny będą miały nie-ograniczony dostęp do wody, przy utrzymaniu jej wilgotności w zakresie 80-100% polowej pojemności wodnej.

Kryteria nawadniania roślin – obserwacja miernika wilgotności

Obserwacja pomiarowa przebiegu odczytów miernika wilgotności umożliwia wyznaczenie punktu, odpowiadającego polowej pojemności wodnej. Jest to wartość odczytu od 1 do 2 dni po intensywnych opadach deszczu lub intensywnym nawadnianiu.

Poziom optymalnej wilgotności można również wyznaczyć organoleptycznie, pobierając próbki gleby i ściskając je w dłoni. Jeżeli woda z gleby daje się łatwo wycisnąć, przypuszczalnie gleba jest bardzo wilgotna (wilgotność zbliżona do wartości PPW nawet wyższa). W przypadku, gdy powstała po zgnieceniu bryłka rozsypuje się i nie zostawia wilgoci na palcach, gleba jest za sucha. Można przyjąć, że gleba o optymalnej wilgotności po zgnieceniu stworzy trwałą bryłkę, a na dłoni i palcach pozostanie ślad wilgoci. Przy takiej wilgotności gleby należy odczytać wartość na posiadanym mierniku i w ten sposób wyznaczyć próg wilgotności. Nie należy dopuszczać, aby gleba przesychała dużo poniżej tego progu.

Glebowe kryteria nawadniania roślin można wyznaczać za pomocą różnego rodzaju mierników. Najprostsze wykorzystują zjawisko wpływu wody na zmiany oporności elektrycznej, mierzonej w porowatym bloczku umieszczonym w glebie. Zaawansowane urządzenia monitorują zmiany przenikalności elektrycznej gleby.

Czujniki tego typu znajdują coraz szersze zastosowanie do kontrolowania wilgotności gleby w warunkach polowych oraz wilgotności podłoży bezglebowych w uprawach pod osłonami. Zaletą czujników nowej generacji jest łatwa integracja z systemami gromadzenia danych oraz możliwość przesyłania wyników pomiarów bezprzewodowo.

Obecnie na rynku znajdują się także sondy pomiarowe całkowicie bezprzewodowe, zasilane solarnie, umożliwiające odczyt mierzonych parametrów w aplikacji internetowej. Tego rodzaju czujniki glebowe mogą mierzyć wilgotność, temperaturę, ale także zasolenie gleby, dzięki czemu użytkownik może w sposób bardziej precyzyjny sterować nie tylko nawadnianiem, ale także nawożeniem. Umieszczenie w jednej sondzie pomiarowej czujników na różnych poziomach pozwala na monitorowanie parametrów glebowych na kilku głębokościach profilu glebowego. Uzyskane w ten sposób informacje pozwalają między innymi na obiektywną ocenę efektywności opadów oraz ich wpływu na wymywanie składników mineralnych w głąb gleby.

Najnowsze rozwiązania na poziomie tzw. internetu rzeczy (IoT) pozwalają na budowę bezprzewodowych systemów automatycznego sterowania nawadnianiem na podstawie monitoringu wilgotności i zasolenia gleby. Bezprzewodowy jest nie tylko odczyt mierzonych parametrów, ale także sterowanie zaworami.

Wymienione w powyższym rozdziale kryteria nawadniania roślin mogą być stosowane rozdzielnie lub łącznie. W zależności od potrzeb nawadnianej uprawy i posiadanych rozwiązań technicznych może to być:

• określanie częstotliwości i dawki wody na podstawie szacowanej ewapotranspiracji, przy wspomaganiu się okresowymi pomiarami wilgotności gleby;
• nawadnianie na podstawie pomiarów wilgotności (potencjału wodnego) gleby.

Bardzo ważnymi elementami przy podejmowaniu decyzji o nawadnianiu są także: znajomość okresów krytycznych wrażliwości na suszę poszczególnych gatunków roślin, głębokości ich korzenienia się, a także posiadana wiedza na temat właściwości wodnych gleb.

cdr.gov.pl/fot.pixabay