Portal rolniczy - porady dla rolnika - informacje agro
Portal rolniczy - porady dla rolnika - informacje agro
Kaptan twitter swiatrolnika.info youtube swiatrolnika.info
Autor: Sebastian Wroniewski 28-09-2021 00:01:28

Systemy nawadniania polowych upraw ogrodniczych w Polsce

Systemy nawadniania

Podstawowe metody nawadniania stosowane w polowych uprawach ogrodniczych to deszczowanie, mini-zraszanie i systemy kroplowe. Pod osłonami, poza mini-zraszaniem i nawadnianiem kroplowym, stosowane są systemy podsiąkowe i zalewowe. Wybór rodzaju systemu nawodnieniowego zależny od wymagań agrotechnicznych roślin, zastosowanej technologii uprawy oraz dostępności wody i energii. Systemy nawadniania, a szczególnie ich odpowiedni dobór uzależniony jest przede wszystkim od technologii uprawy oraz ilości i jakości dostępnej wody.

Systemy nawadniania i ich rodzaje

Systemy nawadniania najczęściej stosowane w polowej uprawie warzyw to systemy deszczowniane, które imitują opad deszczu. W celu uzyskania prawidłowej pracy deszczowni, ciśnienie robocze dla zraszaczy obrotowych powinno wynosić od około 0,25 do 1,0 MPa (w zależności od średnicy dyszy zraszacza). Zapewnienie wysokiego ciśnienia roboczego wiąże się z dużym jednostkowym zapotrzebowaniem na wodę. Dla najczęściej stosowanych w uprawie warzyw zraszaczy, których średnica dysz waha się od 4 do 12 mm, wydatek wody wynosi od 0,8 do 12,2 m3/h. Przy przykładowych rozstawach zraszaczy (od 12 x 12 do 24 x 24 m) intensywność deszczowania wynosi od 6 do 12 mm/h, a więc jednostkowe zapotrzebowanie na wodę będzie oscylowało w granicach od 30 do120 m3/ha/h. Duże jednostkowe zużycie wody w czasie deszczowania wymaga zapewnienia odpowiednio wydajnego źródła wody, wydajnych agregatów pompowych oraz rur o odpowiednio dużych przekrojach, co generuje wysokie koszty. Tego rodzaju deszczownie używane są również do ochrony roślin sadowniczych przed przymrozkami wiosennymi oraz do nawadniania szkółek kontenerowych.

Alternatywą dla wysokociśnieniowych systemów deszczownianych są deszczownie niskociśnieniowe, w których stosuje się zraszacze o małej wydajności. Przykładami deszczowni niskociśnieniowej są deszczownie szpulowe konsolowe lub niskociśnieniowe deszczownie przetaczane. Posiadają one zraszacze nasadkowe o średnicy dyszy 3 - 6 mm, umieszczone na belce deszczującej co 0,5 – 1,0 m. Zraszacze pracują prawidłowo przy ciśnieniu roboczym w przedziale 0,08 – 0,15 MPa. W celu uzyskania lepszej równomierności nawadniania wyposaża się je dodatkowo w indywidualne regulatory ciśnienia.

Obniżenie ciśnienia roboczego pozwala na znaczne oszczędności wody i energii. Zaletą tego typu deszczowni jest równomierny rozkład wody na powierzchni pola, mała wrażliwość na działanie wiatru, niska intensywność opadu oraz możliwość dokładnego deszczowania pola w kształcie kwadratu lub prostokąta.

Innym rozwiązaniem deszczowni niskociśnieniowych są deszczownie przenośne lub półstałe wyposażone w specjalnie skonstruowane zraszacze obrotowe (np. młoteczkowe, „młoteczkowe turbo”, „ball-driven”) o małym wydatku wody (120 -300 l/h) i pracujące prawidłowo przy niskim ciśnieniu roboczym 0,15 - 0,25 MPa. Zraszacze montowane są na metalowych prętach (lub plastikowych wspornikach) wciskanych w glebę i połączone z plastikową rurą zasilającą za pomocą wężyka o średnicy od 5 do 12 mm. Do połączeń wykorzystuje się różnego rodzaju szybko-złączki. Uprawa roślin wysokich wymaga zainstalowania zraszaczy na odpowiednio wysokich przedłużkach. Rury zasilające, do których podłączone są zraszacze, wykonane są z PE i mają średnicę 25; 32; 40 lub 50 mm. W zależności od rodzaju zraszacza są one montowane w rozstawie od 4 x 4 m do 8 x 8 m.

Przy takiej rozstawie zraszaczy i podanym wcześniej zakresie ciśnień, intensywność opadu wynosi od 2,5 do 6,0 mm/h. Stosowane obecnie deszczownie mobilne sterowane są zdalnie, a dla zwiększenia precyzji pozycjonowania wykorzystują system GPS. Pozwala to precyzyjnie zmieniać dawki wody w zależności od położenia deszczowni oraz informacji o aktualnej wilgotności gleby.

Ardanowski o Krajowej Grupie Spożywczej: Ministerstwo Rolnictwa stosuje jakąś dziwną obstrukcję

Systemy nawadniania - minizraszacze

Do nawadniania roślin sadowniczych stosowane są Systemy nawadniania upraw m. in. minizraszacze. Nawadnianie polega na zraszaniu. Zależnie od rodzaju zastosowanej wkładki uderzeniowej, minizraszacze podają wodę w postaci kropel lub strumieni. Rodzaj zastosowanej wkładki wpływa także na kształt zwilżanej powierzchni.

Minizraszacze wykorzystywane są także do ochrony drzew i krzewów owocowych przed przymrozkami wiosennymi. Systemem o największej efektywności wykorzystania wody jest nawadnianie kroplowe. Stosowane jest w uprawach pod osłonami, w uprawach roślin sadowniczych i ozdobnych, a także coraz powszechniej w polowej uprawie warzyw. Jest to systemem nawadniania o znacznie mniejszym jednostkowym zapotrzebowaniu na wodę w porównaniu do systemu deszczownianego. Ciśnienie robocze potrzebne do pracy instalacji kroplowej jest znacznie niższe niż w systemie deszczownianym i wynosi od około 0,02 do 0,25 MPa (w zależności od rodzaju emiterów). Mniejsze zapotrzebowanie na wodę oraz niższe ciśnienie potrzebne do pracy systemu tylko w pobliżu roślin za pomocą wykonanych z tworzywa minizraszaczy o wydatku od 20 do 200 l/h umożliwia zastosowanie pomp o mniejszej wydajności oraz przewodów rozprowadzających i innych akcesoriów o mniejszej średnicy. Obniża to koszty całego systemu.

Oszczędności wody wynikają również ze zwilżenia stosunkowo niewielkiej powierzchni gleby, co ogranicza straty wody przez parowanie. Stosowanie małych dawek wody zmniejsza straty spowodowane odpływem wody poza zasięg systemu korzeniowego roślin, dzięki czemu oszczędność wody może dochodzić do 40% w porównaniu do innych systemów nawadniania. Ze względu na swe niewątpliwe zalety systemy nawadniania kroplowego stosowane są już powszechnie we wszystkich działach produkcji ogrodniczej. Najważniejszymi zaletami systemów kroplowych jest oszczędne gospodarowanie wodą, niskie zapotrzebowanie na energię, całkowite wyeliminowanie zraszania liści podczas nawadniania oraz możliwość wykonywania prac agrotechnicznych w trakcie nawadniania. Bardzo silny wiatr nie stanowi również przeszkody w nawadnianiu. W uprawach polowych powszechnie stosowane są linie i taśmy kroplujące, w których wnętrzu zamontowane są (na etapie produkcji) emitery kroplowe. Wprowadzenie linii kroplujących spowodowało prawdziwą rewolucję w rozwoju polowych instalacji kroplowych.

Ten rodzaj emiterów pozwala na bardzo łatwe i szybkie rozkładanie nawierzchniowej instalacji nawadniającej. Linie kroplujące umieszcza się na gruncie, pod powierzchnią gruntu (warzywa, rośliny jagodowe) lub podwiesza ponad glebą.

Jeżeli linie kroplujące stosowane są do nawadniania wgłębnego lub do nawadniania upraw rocznych, proces rozwijania i zwijania przewodów prowadzony jest za pomocą specjalistycznych maszyn. Ze względu na hydraulikę emiterów, linie kroplujące, jak i pojedyncze kroplowniki można podzielić na kilka rodzajów:

  • bez kompensacji - wydatek zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia;
  • z kompensacją - wydatek jest stały w określonym zakresie ciśnień;
  • z kompensacją, nie emitujące wody przy niskim ciśnieniu.

Linie kroplujące z kompensacją ciśnienia zaleca się do montowania w terenie pagórkowatym (gdzie z powodu różnicy poziomów występują znaczne różnice ciśnienia wody w instalacji) lub przy konieczności budowy długich ciągów nawodnieniowych. Maksymalna długość ciągu nawodnieniowego zależna jest od wydatku, rozstawy i typu emitera (z kompensacją czy bez) oraz średnicy wewnętrznej przewodu.

Systemy nawadniania - filtry obowiązkowym elementem

Ze względu na dużą wrażliwość emiterów kroplowych oraz minizraszaczy na zapychanie, nieodzownym elementem każdego systemu mikro-nawodnieniowego są filtry. Źródło pozyskiwania wody determinuje jej skład chemiczny oraz ma wpływ na występujące zanieczyszczenia. Woda czerpana ze zbiorników otwartych zawiera zanieczyszczenia mechaniczne i organiczne: piasek, obumarłe części roślin i zwierząt a także biologiczne (grzyby, glony, bakterie). Woda pochodząca ze studni głębinowych często zawiera duże ilości związków Fe (żelaza), Mn (manganu). Zawartość żelaza lub manganu w wodzie powyżej 1-1,5 mg/l sta-nowi duże niebezpieczeństwo zapychania się emiterów kroplowych i wymaga odżelazienia.

W instalacjach, w których emiterami są minizraszacze, nawet kilkakrotnie większa zawartość Fe lub Mn w wodzie nie stanowi jeszcze problemu. Systemy nawadniania i wybór ich sposobu filtracji zależny jest od wrażliwości systemu na zapychanie oraz rodzaju zanieczyszczeń.

Systemy nawadniania posiadają często filtry siatkowe, które charakteryzują się prostą budową. Wewnątrz cylindrycznej obudowy (wykonanej ze stali lub tworzywa sztucznego) umieszczony jest siatkowy wkład filtracyjny. Siatki filtracyjne mogą być wykonane z drutu lub tworzyw sztucznych. Wielkość „oczek” w siatce dobiera się w zależności od wielkości występujących zanieczyszczeń i wrażliwości systemu nawodnieniowego na zapychanie. Wrażliwość różnych systemów nawodnieniowych na poziom zanieczyszczenia wody zależy od przekroju dysz minizraszaczy lub wymiarów przestworów w labiryntach kroplowników. Wielkość oczka siatki filtracyjnej dobiera się tak, aby nie była ona większa niż 25% średnicy dysz zraszaczy lub najmniejszego przestworu w kanale labiryntu kroplownika. Dlatego w przypadku nawodnień kroplowych wymiar oczka powinien wynosić około 0,1 – 0,12 mm, a w przypadku minizraszania 0,2 – 0,3 mm. Im większy przepływ i bardziej zanieczyszczona woda tym szybciej rośnie opór hydrauliczny na filtrze. Wielkość tego oporu można wyznaczyć mierząc ciśnienie wody przed i za filtrem przy pomocy manometrów (zamontowanych przed i za filtrem). Jeżeli strata ciśnienia na filtrze jest wyższa niż 0,5 atm, siatka filtracyjna powinna zostać oczyszczona. Większość modeli filtrów siatkowych wymaga tzw. ręcznej obsługi. W celu oczyszczenia siatki należy ją wyjąć z obudowy i umyć, najlepiej szczotką pod bieżącym strumieniem wody. W sprzedaży są także filtry, które czyszczone są półautomatycznie i automatycznie. Filtry siatkowe często montowane są w układzie z filtrami piaskowymi lub hydrocyklonami. W instalacjach, które używają wodę bardzo dobrej jakości, filtry siatkowe służą jako zabezpieczenie przed tzw. wtórnym zanieczyszczeniem, które może być spowodowane np. awarią rurociągu.

Filtry dyskowe służą przede wszystkim do filtrowania wody pochodzącej ze zbiorników otwartych zawierających żywą i martwą materię organiczną. Filtry dyskowe charakteryzują się bardzo wysoką efektywnością pracy, dlatego są powszechnie montowane w instalacjach nawadniania kroplowego i minizraszania. W przypadku korzystania z wody o dużej zawartości grzybów, glonów i bakterii (np. małe zbiorniki z wodą stojącą) w instalacjach kroplowych bezpieczniej jest stosować filtry piaskowe. Wkład filtracyjny filtra dyskowego składa się z wielu krążków- „dysków”, umieszczonych jeden na drugim na odpowiednio ukształtowanym stelażu . Rowki pokrywające przeciwne strony dysku biegną w innych kierunkach, przez co (przylegając do siebie wielokrotnie) krzyżują się. Dzięki temu tworzą się zmienne przekroje powstałych kanałów, co podnosi efektywność filtracji. Filtr powinien być oczyszczony, gdy jego opór hydrauliczny przekroczy 0,5 atm. Na rynku są dostępne filtry, które płucze się „ręcznie” lub automatycznie.

Filtry Piaskowe stosowane są do filtrowania wody pochodzącej z otwartych zbiorników oraz w systemach uzdatniania wody (odżelaziacze i odmanganiacze). Zależnie od wielkości przepływu używa się filtrów pojedynczych lub połączonych w baterie. Zazwyczaj montowane są podwójne zbiorniki filtracyjne, aby płukanie pierwszego filtra przeprowadzać wodą, która została przefiltrowana w drugim zbiorniku (i odwrotnie). Pojedynczy filtr zbudowany jest ze zbiornika wewnątrz, którego umieszczone jest złoże piasku o średnicy ziaren 0,3 do 2,0 mm. Płukanie filtra polega na zwrotnym (od spodu) przepływie wody. Woda płynąc od dołu do góry rozluźnia złoże filtracyjne, wymywa zanieczyszczenia odprowadzając je na zewnątrz. Czyszczenie filtra powinno być prowadzone, gdy różnica pomiędzy jego wlotem a wylotem wody jest większa od ustalonej (zazwyczaj ok. 0,5 atm. ). Na rynku są dostępne urządzenia pozwalające na automatyczne płukanie filtrów zależnie od: ilości przefiltrowanej wody, upływającego czasu lub różnicy ciśnień pomiędzy wlotem i wylotem wody. Najsprawniej działające filtry piaskowe nie są w stanie jednak usunąć z wody nadmiaru jonów żelaza i manganu. Ograniczenie zawartości żelaza lub manganu polega na strąceniu ich poprzez utlenianie, a następnie wyłapaniu osadów na filtrach piaskowych. Samo utlenianie (tlenem z powietrza) można przeprowadzać w zbiornikach otwartych (np. w stawie) lub zamkniętych, gdzie woda napowietrzana jest przy pomocy sprężarki lub inżektora.

W sytuacji, gdy woda zawiera duże ilości części mechanicznych o wysokim ciężarze właściwym (np. piasku) zalecany jest montaż tzw. hydrocyklonu. Woda wpływając do odpowiednio ukształtowanego zbiornika ulega zawirowaniu. Siła odśrodkowa wynosi zanieczyszczenia na zewnątrz wirującej masy wody, a siły grawitacji powodują ich opadanie do osadnika. Zależnie od wielkości zapotrzebowania na wodę należy dobrać odpowiedni rozmiar hydrocyklonu. Przy zbyt małym przepływie zawirowanie wody jest niedostateczne dla oddzielenia zanieczyszczeń. Przy zbyt dużym, spadnie natomiast jakość oczyszczania i znacznie wzrosną straty ciśnienia. Straty ciśnienia na hydrocyklonie nie powinny być większe niż 0,4 atm. Dobór wielkości filtra zależy od ilości przepływu wody i poziomu jej zanieczyszczenia. Wodza o wysokim stopniu zanieczyszczenia wymaga zastosowania większych rozmiarów filtrów, dzięki czemu można zmniejszyć częstotliwość ich płukania.

Systemy nawadniania - czy budowa instalacji nawodnieniowej jest trudna?

Niezwykle ważne jest, aby przed przystąpieniem do projektowania i budowy instalacji nawodnieniowej skontrolować jakość wody. Prawidłowo dobrany rodzaj i wielkość filtrów zapewni długotrwałą i optymalną pracę instalacji. Systemy nawadniania składają się z wielu współpracujących ze sobą elementów. Poza rurociągami, emiterami (zraszacze lub linie kroplujące), w skład instalacji wchodzą elementy złączne, zawory, manometry, regulatory ciśnienia, dozowniki nawozów, sterowniki itd. Każdy z tych elementów powinien być dobrany pod względem funkcjonalno-użytkowym. Dobra instalacja nawodnieniowa może powstać tylko wtedy, gdy z jednej strony spotka się świadomy problemu i dobrze przygotowany inwestor, a z drugiej profesjonalna firma, która zaoferuje odpowiedni sprzęt, przygotuje projekt (lub szkic projektowy), zapewni doradztwo lub nawet wykona całą instalację. Przy obecnych materiałach budowa prostej instalacji nie jest procesem skomplikowanym i w wielu przypadkach (szczególnie na małych powierzchniach) inwestor może przeprowadzić ją sam. Jednak szkic projektowy, dobór sprzętu i obliczenia hydrauliczne powinny być wykonywane przez osoby o odpowiednich kwalifikacjach.

cdr.gov.pl/fot.pixabay

Opublikował:
Sebastian Wroniewski
Author: Sebastian Wroniewski
O Autorze
Wychowany w małym mieście nieopodal Warszawy. Od dziecka pasjonat natury i rolnictwa. Po kilkuletniej przygodzie z dużym miastem powrócił w rodzinne strony, by oddać się pisaniu na bliskie mu tematy. W wolnych chwilach podróżuje po Polsce i świecie.
Ostatnio opublikowane artykuły tego autora

Ta strona wykorzystuje pliki cookie

Używamy informacji zapisanych za pomocą plików cookies w celu zapewnienia maksymalnej wygody w korzystaniu z naszego serwisu. Mogą też korzystać z nich współpracujące z nami firmy badawcze oraz reklamowe. Jeżeli wyrażasz zgodę na zapisywanie informacji zawartej w cookies kliknij na „x” w prawym górnym rogu tej informacji. Jeśli nie wyrażasz zgody, ustawienia dotyczące plików cookies możesz zmienić w swojej przeglądarce. Więcej o polityce prywatności możesz przeczytać tutaj.