SPOSOBY NAWADNIANIA W ROLNICTWIE (NAWADNIANIE POWIERZCHNIOWE, KROPELKOWE, PODSIĄKOWE)

W polskich warunkach klimatycznych, gdzie okresowo niedobory opadów w okresie wegetacji występują lokalnie prawie w każdym roku, a co 3–4 lata susza glebowa występuje na dużych obszarach, nawadnianie roślin uprawnych jest warunkiem efektywnej produkcji rolnej. Największe parowanie terenowe (ewapotranspiracja) występuje w okresie czerwiec–sierpień, kiedy w zależności od rodzaju roślin wynosi on średnio od 2,5 do 4,2 mm∙doba^-1.  Gdy opady są mniejsze od ewapotranspiracji, konieczne jest nawadnianie.

Istotnym problemem jest wybór sposobu nawadniania. Jego podstawą powinna być kompleksowa analiza dostępności i kosztów pozyskania wody, ukształtowania terenu, sposobu użytkowania terenu i rodzaju uprawianych roślin, głębokości zalegania wody gruntowej oraz efektywność produkcyjna i ekonomiczna nawodnień.

Ze względu na sposób zwilżania gleby wyróżnia się nawodnienia napowierzchniowe (zalewowe, przepływowo-nasiąkowe, deszczowniane, umiejscowione – podkoronowe i kroplowe) oraz podpowierzchniowe (podsiąkowe i przesiąkowe). Ze względu na sposób doprowadzenia wody do nawadnianych roślin pola wyróżnia się nawodnienia grawitacyjne i ciśnieniowe – deszczowniane
i umiejscowione.

W praktyce, do nawodnień roślin uprawianych na gruntach ornych i pod osłonami stosuje się najczęściej nawodnienia ciśnieniowe, a do nawadniania trwałych użytków zielonych nawodnienia podsiąkowe.

Nawodnienia ciśnieniowe

System nawodnień ciśnieniowych umożliwia nawodnienie lub nawadnianie z nawożeniem gleb użytków rolnych poprzez okresowe rozdeszczowanie wody lub dostarczenie jej bezpośrednio do systemu korzeniowego roślin – nawodnienia umiejscowione, a także ochronę roślin przed ujemnym działaniem przymrozków wiosennych, składający się, w zależności od potrzeb, w szczególności z:

• ujęcia wody powierzchniowej lub podziemnej z agregatem pompowym lub stacją pomp zasilanych energią elektryczną albo za pomocą przewoźnych agregatów z napędem spalinowym lub od WOM (wał odbioru mocy) ciągnika;
• urządzeń do oczyszczania, uzdatniania i wzbogacania wody;
• urządzeń do półautomatycznego lub automatycznego sterowania procesem nawodnień;
• rurociągów tłocznych podziemnych lub napowierzchniowych doprowadzających i rozdzielczych;
• rurociągów deszczujących ze zraszaczami lub rurociągów nawadniających z emiterami.

Wydajność pomp i moc silników powinny:

• być dostosowane do wymaganej wydajności oraz ciśnienia wody w zraszaczach i emiterach;
• nie powodować przekroczenia dopuszczalnego ciśnienia w rurociągach – współczynnik bezpieczeństwa rurociągów w systemach nawodnień ciśnieniowych powinien wynosić minimum 1,5 w stosunku do ciśnienia roboczego.

Ciśnienie wody w zraszaczach i minizraszaczach, ich konstrukcja i rozmieszczenie powinny zapewniać osiągnięcie:

• ekonomicznie uzasadnionego promienia zasięgu;
• właściwego dla danej gleby i deszczowanych roślin rozbicia strugi na krople, aby zapobiec niszczeniu struktury gleby i roślin;
• intensywności zraszania dostosowanej do parametrów infiltracyjnych gleby, tak aby nie występowały spływy powierzchniowe;
• przestrzennej równomierności zraszania – różnice w natężeniu wypływu z poszczególnych zraszaczy i emiterów na rurociągach deszczujących i nawadniających nie powinny przekraczać 10%.

Systemy nawodnień ciśnieniowych powinny być usytuowane na użytkach rolnych, z wyłączeniem terenu wzdłuż linii energetycznych, o szerokości zabezpieczającej przed porażeniem prądem elektrycznym.

Nawodnienia deszczowniane

Systemy deszczowniane w celu nawodnienia, nawożenia i ochrony przed przymrozkami mogą być wykonywane jako systemy stacjonarne, półstacjonarne, nawijane, przenośne, przetaczane, frontalne i obrotowe.

W zależności rodzaju nawadnianych gatunków roślin, ukształtowania terenu i planowanej organizacji nawadniania użytków rolnych systemy nawodnień deszczownianych stosuje się według poniższych zasad:

• deszczownie stacjonarne sytuuje się w wieloletnich uprawach sadowniczych i szkółkarskich;
• deszczownie półstacjonarne stosuje się na uprawach zmieniających co kilka lat swoją lokalizację (np. truskawki), w warunkach częstego stosowania małych dawek nawodnieniowych;
• deszczownie nawijane (szpulowe) są najbardziej uniwersalnym typem deszczowni półautomatycznej służącej do nawadniania wszystkich rodzajów upraw, w warunkach różnego ukształtowania terenu;
• deszczownie przenośne sytuuje się na uprawach o powierzchni do kilku hektarów, na której przewiduje się stosowanie deszczowania interwencyjnego z niewielką liczbą dawek polewowych;
• deszczownie przetaczane sytuuje się na polach o regularnych kształtach, głównie na użytkach zielonych oraz na gruntach ornych z uprawami niskich roślin;
• deszczownie frontalne i obrotowe sytuuje się na pozbawionych przeszkód dużych, płaskich polach z jednorodnymi uprawami.

Istotnym problemem jest dostosowanie do potrzeb wydajności deszczowni, których elementem są zraszacze. Mają one średnice dysz od 2,5 do ok. 40 mm, promień nawadniania od kilku do ok. 100 m oraz wydajność do ok. 150 m3/h. Zraszacze o dużym zasięgu dają też duże krople wody, które mogą niszczyć strukturę wierzchnich warstw gleby.

W celu ochrony roślin od przymrozków zaleca się stosowanie zraszaczy obrotowych jednodyszowych z kołpakiem ochronnym na sprężynie mechanizmu obrotowego, które powinny charakteryzować się niezawodnością działania, stabilnością obrotów, dobrą równomiernością opadu i mieć następujące parametry techniczne:

• średnica dyszy 3,9÷4,0 mm;
• ciśnienie robocze 0,35÷0,40 MPa;
• czas obrotu 40÷60 s.

Średnia intensywność zraszania przeciwprzymrozkowego powinna być dostosowana do rodzajów chronionych roślin i wynosić:

• 2,3÷3,0 mm·h^-1 – niskie rośliny (warzywa, truskawki);
• 3,5÷4,0 mm·h^-1 – sady i jagodniki.

 

Deszczownia szpulowa ze zraszaczem na wózku
[https://www.lukomet.pl/, dostęp 16.11.2017]

 

Nawodnienia umiejscowione

Nawodnienia umiejscowione dzielą się na podkoronowe oraz kroplowe i mogą być stosowane według następujących zasad:

• nawodnienia podkoronowe sytuuje się w sadach i na plantacjach krzewów jagodowych w uprawie polowej, o spadkach terenu do 5%;
• nawodnienia kroplowe sytuuje się w sadach, jagodnikach, szkółkach, na plantacjach truskawek i w rzędowej uprawie warzyw, prowadzonych w warunkach polowych i pod osłonami, niezależnie od spadków terenu.

Woda stosowana do zasilania instalacji do nawodnień umiejscowionych powinna być poddana procesom oczyszczania i uzdatniania z zastosowaniem następujących urządzeń:

• filtrów siatkowych z wkładami filtrującymi z siatki 60÷80 Mesh (liczba oczek na 1 cal) – w przypadku nawodnień podkoronowych;
• filtrów siatkowych i dyskowych z wkładami filtrującymi 80÷180 Mesh, filtrów piaskowo-żwirowych, separatorów piasku i odżelaziaczy – w przypadku nawodnień kroplowych.

Systemy nawodnień umiejscowionych należy projektować i użytkować według następujących zasad:

• Wydatki kroplowników, aby nie dopuścić do spływu powierzchniowego wody, nieproduktywnego jej parowania z powierzchni gleby oraz przesiąkania w głębsze warstwy powinny być wynosić ≤ 2,0 dm³h^-1 w przypadku gleb piaszczystych oraz zawierać się w granicach 2,0÷4,0 dm³·h^-1 na glebach gliniastych.
• Ciśnienie robocze w rurociągach nawadniających należy dobierać zgodnie z zaleceniami producentów emiterów i linii kroplujących.
• Wymaganą równomierność zwilżania gleby w ramach nawadnianych sekcji można osiągnąć przez:
• zastosowanie reduktorów ciśnienia na początku każdej nawadnianej sekcji;
• zastosowanie kompensacji ciśnienia w kroplownikach oraz w liniach kroplujących instalowanych na terenach o zróżnicowanej rzeźbie oraz na stromych zboczach;
• zastosowanie zmiennej średnicy rurociągów;
• uwzględnienie w projektowaniu zmienności ciśnień grawitacyjnych wynikających ze spadków terenu.
• Rurociągi nawadniające w systemach nawodnień umiejscowionych stosowanych w sadach oraz na plantacjach roślin wieloletnich należy projektować jako stacjonarne, a w uprawach jednorocznych jako półstacjonarne.
• Rurociągi nawadniające powinny być wykonane z rur z polietylenu miękkiego (PELD) koloru czarnego, z najwyższej jakości tworzyw sztucznych odpornych na działanie promieniowania UV oraz z dodatkami przeciwstarzeniowymi.
• W przypadku nawodnień kroplowych rurociągi nawadniające można układać na powierzchni gleby, podwieszać na rusztowaniach lub wprowadzać pod powierzchnię gleby.
• Napowierzchniowe rurociągi nawadniające w instalacjach do nawodnień podkoronowych z minizraszaczami wbijanymi bezpośrednio w ściankę rury powinny być na całej swojej długości, w odstępach 8÷10 m, mocowane do podłoża za pomocą obejm i specjalnych szpilek.
• W przypadku stosowania nawodnień podkoronowych zaleca się utrzymanie ugoru herbicydowego w rzędach uprawianych roślin.

 

Linie kroplujące
[https://www.nawodnienia.eu/, dostęp 16.11.2018]

 

Nawodnienia podsiąkowe

Nawodnia podsiąkowe realizowane są poprzez wprowadzenie wody do rowów na skutek jej spiętrzenia w cieku lub kanale za pomocą jazu lub zastawki. Stosuje się je głównie do uzupełnienia niedoboru wody na trwałych użytkach zielonych uprawianych na glebach torfowych, na których:

• warunki hydrogeologiczne umożliwiają realizację nawodnienia – gleby mają współczynnik filtracji k w granicach 5·10^-2÷5·10^-4 cm·s^-1, a poziom wody gruntowej lub warstwa słabo przepuszczalna (k ≤ 5·10^-5 cm·s^-1) znajduje się na głębokości do 1,5 m od poziomu piętrzenia;
• istnieje możliwość poboru wody z intensywnością:

a) 0,25÷0,50 dm³·s^-1·ha, w warunkach stałego piętrzenia wody w rowach,
b) ponad 0,50 dm³·s^-1·ha, w warunkach zmiennego piętrzeniu wody w rowach;

• teren jest płaski, bez lokalnych zagłębień, które po ewentualnym wyrównaniu byłyby podtopione przez spiętrzoną wodę;

Systemy nawodnień podsiąkowych składają się z:

• ujęć wody za pomocą budowli piętrzącej;
• rowów doprowadzających;
• sieci rowów nawadniająco-odwadniających;
• rurociągów drenarskich i drenów krecich umożliwiających zwiększenie rozstawy rowów;
• budowli komunikacyjnych i piętrzących;
• urządzeń kontrolno-pomiarowych związanych z gospodarką wodną na obszarze obiektu.

Rozstawy rowów powinny być określane za pomocą wzorów i modeli matematycznych lub na podstawie normatywów, w których uwzględniono warunki hydrogeologiczne i intensywność parowania terenowego. Obliczeniowe rozstawy normatywne zawierają się w granicach 10÷300 m. Jednak w praktyce projektowej należy kierować się następującymi zasadami:

• w przypadku rozstawy obliczeniowej rowów mniejszej od 80 m należy stosować kombinowane systemy nawodnień, w których rowy stosuje się co kilkaset metrów, a w przestrzeni pomiędzy nimi instaluje się dreny;
• rozstawy drenów zawierają się w granicach 8÷30 m, a głębokości ułożenia w przedziale
  0,7÷1,0 m i należy je projektować według Polskich Norm.

Systemy nawodnień podsiąkowych, po obniżeniu lub likwidacji piętrzenia wody, pełnią funkcję systemów odwadniających.

Schemat systemu nawodnień podsiąkowych

Wykorzystana literatura

• Drupka S., 1972: Deszczownie i deszczowanie. PWRiL, Warszawa.
• Lipiński J., 2015: Zalecenia do projektowania urządzeń melioracji wodnych szczegółowych. Wiad. Mel. i Łąk Nr 4.
• Pływaczyk A., 2006: Systemy i technologie nawadniania. W: Nawadnianie roślin. Red. Kaczmarczyk S., Nowak L. PWRiL, Poznań.

Opracował:

dr hab. inż. Józef Lipiński- Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
Instytut Technologiczno-Przyrodniczy - http://www.itp.edu.pl/