Víz- és energiatakarékos öntözés

Kategória: Növénytermesztés | Szerző: Dr. Patay István, egyetemi tanár Szent István Egyetem, 2016/01/13

Öntözésnél az anyagköltség döntően az öntözővíz költségét, az energiaköltség pedig a vízszállításhoz és elosztáshoz szükséges szivattyúzás költségeit jelenti.

Annak megítélése, hogy egy alkalmazott öntözéstechnika mennyire víz- és/vagy energiatakarékos, nem egyszerű. Az ezzel kapcsolatos problémák összefoglalása segíthet a kérdés megválaszolásában.

Az öntözési cél és vízigény

Az öntözéstechnika (öntözési eljárás és berendezés) kiválasztásánál az alapvető szempont az öntözési cél elérése a lehető legkisebb ráfordítással. Szántóföldön, ültetvényekben az öntözés célja sokrétű lehet:

Az általános cél többnyire a vízpótlás. Mivel a természetes csapadék idő- és térbeli eloszlása egyenetlen, időszakosan vízhiány léphet fel a talajban, amelyet a lehetőségek szerint pótolni kell. A klímában tapasztalt anomáliák miatt ez egyre gyakrabban fordul elő a vegetációs időszakban, ezért prognosztizálható az öntözés további felértékelődése a következő években. Arra lehet felkészülni, hogy a biztonságos termelés érdekében évjárattól és földrajzi helytől függően 100–200 mm csapadék pótlására lehet szükség évente, ami 1000–2000 m3/ha vízmennyiség kiöntözését jelenti a szántóföldeken. A víz- vagy csapadékpótló öntözés energiaigénye tág határok között változhat attól függően, hogy az öntözőberendezésnek mekkora a nyomásigénye.

A párásító vagy mikroklíma öntözés esetében a növénytermesztési tér hőmérsékletét és a levegő páratartalmát szabályozzuk kritikus időszakokban. Ilyen lehet például a terméskötés vagy az érés időszaka, amikor a növény igen érzékeny a klimatikus viszonyokra. A párásító öntözés fajlagos vízigénye értelemszerűen nagyságrendekkel kisebb, mint a vízpótló öntözésé, mivel az alapvető cél a víz elpárologtatása a légtérben. Ehhez viszont a víz finom elporlasztása szükséges, amelynek viszonylag magas a nyomás- vagyis energiaigénye.

A kelesztő öntözésre akkor lehet szükség, ha a talaj felső rétege a vetés mélységéig száraz, a mag biztonságos csírázásához, keléséhez nincsenek meg a feltételek. Ebben az esetben a cél a felső szint vízpótlása a nedves réteg határáig, ami általában kb. 10–15 cm-t jelent. Ha figyelembe vesszük azt, hogy 1 cm vastagságú száraz talajréteg feltöltéséhez talajtípustól függően 1–3 mm víz szükséges, az egyszeri kelesztő öntözés fajlagos vízigénye 100–450 m3/ha.

A tápanyagpótló öntözéssel azt a lehetőséget használhatjuk ki, hogy az öntözővízzel együtt, abban oldva tápanyagot juttatunk ki a növény gyökérzónájába vagy a lombozat felszínére. A tápoldatozó öntözésnél alapvető fontosságú a vízadag helyes megválasztása azért, hogy a tápanyag valóban a növény gyökérzónájába jusson, máskülönben nem hasznosul. A talajon keresztül történő tápanyagpótlásnál a vízadag a növény fejlettségi állapotától függ, 10–40 mm (100–450 m3/ha) között változhat. Lombtrágyázásnál egyszerűbb a helyzet, itt elegendő egy jól nedvesítő, néhány mm-es vízadag ahhoz, hogy a növény a leveleken keresztül fel tudja venni a tápanyagot.

Fagyvédelmi célú öntözés az ültetvények esetében lehet hatásos fagyveszélyes tavaszi időszakokban. A fagyvédelmi hatás abban áll, hogy a lombzónába kijuttatott víz jéggé alakulásakor rejtett hő szabadul fel, ami bizonyos mértékig akadályozza a rügyek, friss hajtások, virágzat elfagyását. Ebből következően alacsony intenzitású, kisadagú esőztető öntözésről van szó, mert az ágakra rakódó jég nagy tömegben mechanikai sérülésekhez vezethet.

Az öntözővíz hasznosulása

Látható, hogy az öntözés vízigénye alapvetően az öntözési céltól függ. A vízzel való takarékosság viszont azt a kérdést veti fel, hogy a kijuttatott öntözővíz milyen mértékben hasznosul. Önmagában az, hogy kicsi vagy nagy az intenzitás, mekkora a vízadag, az egyszeri öntözésre kiadott vízborítás, milyen az alkalmazott öntözéstechnika stb. nem mondja meg a szóban forgó öntözésről, hogy az víztakarékos vagy sem. A válasz ott keresendő, hogy a felhasznált víz mekkora hányada vesz részt az öntözési cél megvalósításában.

A csapadékpótló öntözés esetében például ez azt jelenti, hogy a szivattyú(k) által szállított öntözővíz hány százaléka szolgálja a célt, azaz a növény vízellátását, beleértve az ezzel szorosan összefüggő tápanyagellátását is. Még konkrétabban: mekkora az a hányada a kiöntözött víznek, amely részt vesz a termesztett növénykultúra asszimilációs folyamatában, a fotoszintézisben. (Fontos kiemelni a kultúrnövényt itt, mert egy gyomos táblán a gyomnövényeket is öntözzük, az általuk felhasznált vízmennyiség nem tekinthető hasznosult víznek.)

Az öntözés hatásosságát (H) elvileg ki tudjuk fejezni egzakt módon is, ha a hasznosult víz mennyiségét (Qh) a felhasznált víz mennyiségéhez (Qf) viszonyítjuk:

H = Qh /Qf ·100 [%].

A felhasznált víz mennyisége könnyen meghatározható (mérhető), a hasznos víz mennyisége viszont nem, csak becsülhető. Célszerű onnan kiindulni, hogy a két vízmennyiség különbsége a veszteség. Ha egy öntözőberendezésnél számba vesszük a potenciális veszteséghelyeket és az ott bekövetkező vízveszteségeket, jó közelítéssel meghatározható a hasznos víz mennyisége. A veszteséghelyek berendezésspecifikusak, általában az alábbiakkal kell számolni:

• tömítetlenségi veszteségek a csővezeték mentén (csőcsatlakozások, szerelvények, illesztési pontok);
• párolgási veszteségek (a légtérben mozgó víz halmazállapot-változásából adódó veszteség és a nedvesített felületeken – talaj, növény – bekövetkező elpárolgás okozta veszteségeknek összege);
• elhordási veszteségek (szél okozta vízveszteség, a kiöntözött víz egy része nem az öntözött táblára kerül);
• lefolyási veszteség (a víz egy része lefolyik az öntözött területről);
  összefolyási veszteség (az öntözött területen a víz összefolyik, a tócsák szabad felületéről a víz egy része elpárolog, az összefolyás
• helyén a beszivárgott extra vizet a növények nem hasznosítják maradéktalanul).

Hangsúlyozni kell azonban, hogy a vízveszteségek meghatározásánál figyelembe kell venni az öntözési célt is. Például egy párásító öntözésnél éppen az a cél, hogy a kiöntözött víz (vagy annak egy része) a növénytérben párologjon el, mert ez biztosítja a kívánt mikroklimatikus hatást. Nyilvánvaló, hogy ekkor nem beszélhetünk párolgási veszteségről.

A vízveszteség mértéke döntő mértékben függ az alkalmazott öntözési eljárástól, a szakszerű tervezéstől, kivitelezéstől és az üzemeltetés feltételeitől. A gondosan megtervezett és kivitelezett öntözőberendezés esetében elkerülhetők a tömítetlenségi és jelentős mértékben csökkenthetők az egyéb veszteségek. Csepegtető öntözésnél pedig eleve nem léphetnek fel egyes vízveszteségi formák (pl. elhordás) attól függetlenül, hogy talajfelszínre telepített vagy emelt szárnyvezetékeket alkalmazunk.

Az öntözővíz veszteségekre vonatkozóan korábban számos vizsgálat folyt és az üzemi tapasztalatok is bőségesek. Ezek alapján az 1. táblázat tartalmazza – szigorúan tájékoztató jelleggel – az egyes öntözőberendezés-típusok várható vízhasznosulási mutatóit.

Nyilvánvaló, hogy azt az öntözéstechnikát tekinthetjük víztakarékosnak, amelynek a vízhasznosulási mutatója kedvező. Nem véletlen, hogy a mikroöntöző berendezéseket tekinthetjük elsősorban víztakarékosnak, de a táblázatból jól látszik, hogy más öntözőberendezéssel is megvalósítható a szántóföldön víztakarékos öntözés. Ehhez azonban a kiadagolás módját és elemeit gondosan kell kiválasztani (pl. függesztett mikroszórófejek alkalmazása a lineár berendezéseken, vagy változtatható magasságú konzol a csévélhető szárnyvezetékeken).

A vízhasznosulás műszaki és agronómiai szempontból fontos jellemzője az öntözésnek, de gazdasági értelemben az a lényeges, hogy mi az eredménye. Ha a körülmények folytán az öntözés célja a szélsőséges csapadékviszonyok miatt például a termésmentés, az öntözés eredménye a kisebb kár, a bevételkiesés mérséklése. Ekkor kérdés, hogy az öntözés költségeit (víz, energia, élőmunka) meghaladja-e az a bevételtöbblet, ami a terméskiesés csökkenéséből adódik. Ez sokszor nehezen megválaszolható, de az biztos, hogy termés- és ezzel bevételtöbbletet eredményez.

Öntözéses gazdálkodás esetében az öntözés alapvető művelete az agrotechnikának, a cél a termelés biztonságának, a termés mennyiségének és/vagy minőségének növelése. Az ebből eredő extraprofit alakulása szempontjából nyilvánvalóan fontos, hogy az eredményt mennyi víz felhasználásával sikerül elérni.

Az öntözés energiaigénye

Mint korábbi cikkünkben bemutattuk, az öntözés energiaigénye a kijuttatott víz mennyiségének és a nyomásnak a függvénye. A különböző öntözőberendezések fajlagos energiaigénye értelemszerűen változatos, mivel működtetésük nyomásigénye eltérő. Az energiatakarékosság megítéléséhez most további kiegészítést tehetünk.

Az öntözővíz hasznosulásával kapcsolatosan tett megállapítások alapján értelmezhető az energiahasznosulás is, vagyis annak meghatározása, hogy az öntözővízzel közölt szivattyúzási energia mekkora hányada tekinthető hasznosnak, illetve mekkora a veszteségenergia. Nyilvánvaló, hogy a hasznos energiaráfordítás a hasznos vízmennyiséggel arányos, az öntözés során elvesző víz energiatartalma is veszteségnek tekinthető.

Így a vízhasznosulási mutató egyben energiahatékonysági mutató is, amelynek alapján jellemezhető egy öntözőberendezés, és eldönthető a víz- és energiatakarékosság kérdése is. Nagy általánosságban azt lehet mondani, hogy a víz- és energiahatékonyság döntően az öntözőberendezés nyomásigényétől függ: minél nagyobb nyomás szükséges az öntözéshez, a hatékonyság annál kisebb (1. ábra).

A víz- és energiahatékonyság természetesen csak egy szempont az öntözéstechnika, az öntözőberendezés kiválasztásában. Konkrét esetben számos egyéb tényezőt: az öntözött kultúrát, az öntözési célt, a területi adottságokat, üzemméretet stb. kell mérlegelni, és messzemenően figyelembe kell venni az egyes öntözési technikák alkalmazhatóságának korlátait is.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználásaHarasztiné Lajtár Klára:
A borkezelés, palackozás, csomagolás és szállítás berendezései - Borászati technológiák II.

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai