Logo VÚPOP
Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy
Gagarinova 10
827 13 Bratislava
e-mail: j.hribik@vupop.sk
 
 


Technológia protimrazovej ochrany zavlažovaním

Ochrana sadov a vinohradov

Evidentné dôsledky extrémov v chode meteorologických parametrov prinášajú častejší výskyt takých javov, akými sú neskoré jarné mrazíky. Ak spôsobujú škody, tak týmito sú postihovaní často a veľmi výrazne najmä pestovatelia, pretože škody sú zaznamenávané na pestovaných plodinách. Najvyššie sú na plodinách, ktoré v našich agroklimatických podmienkach predstavujú špeciálne plodiny. Všeobecne sa dá tvrdiť, že sú to škody na najrozšírenejších plodinách v ovocných sadoch a viniciach, pretože tieto sú jednak biologicky hodnotné a jednak sa nachádzajú v citlivých fenologických fázach, ako sú pučanie, rašenie , kvitnutie, rast malých plôdikov a pod. Posuny fenologických fáz, najmä ich urýchlenie o dva až tri týždne skôr je tiež evidentným dôsledkom klimatickej zmeny, ktorý znásobuje výšku škôd, pretože posúva vývoj do rizikovejších týždňov. Jarné mrazíky sa zase vyskytujú frekventovanejšie, s nižšími teplotami a aj neskoršie, čo všetko spolu spôsobuje vyššie škody ako kedykoľvek v minulosti.

Na boj proti škodám z jarných mrazíkov sa dá uplatňovať celý rad technických opatrení s veľmi diferencovanými ochrannými efektmi a finančnou či realizátorskou náročnosťou. Hlavnú finančnú záťaž tvoria pri všetkých aplikovaných riešeniach náklady na energiu, pretože ide o ovplyvňovanie teploty veľkých más vzduchu. Z porovnávania energetickej náročnosti opatrení, akými sú spaľovanie palív a látok, napr. parafínu, alebo energia na vírenie vzduchu , resp. na produkciu hmly vysokotlakovým rozstrekovaním vody sa dá vyvodiť záver. Tým je záver, že najnižšie náklady je možné dosiahnuť pri použití závlahy, pretože distribúcia závlahovej vody je energeticky najmenej náročná a systém zlacňuje aj to, že nie je jednoúčelový, má viacero využití, čo znižuje prevádzkové nákladové vstupy. Odporúčanie má teda podobu budovania závlahového systému na doplnkovú závlahu s využitím aj na protimrazovú ochranu. Určite by do ekonomických úvah pozitívne prispelo aj využívanie toho istého zavlažovacieho systém aj na klimatizačné efekty.

Zvýšenie investičných nákladov na budovanie takého systému, ktorý slúži na doplnkovú závlahu a súčasne aj na protimrazovú ochranu sa podľa dánskych a holandských ovocinárov vráti už vtedy, ak sa extrémna udalosť vyskytne iba raz za 10 rokov! Na Slovensku boli posledné mrazíky s veľkými škodami zaznamenané v noci z 1. na 2. mája 2007. Mrazy spôsobili veľké škody na nádejne vyzerajúcej úrode ovocia na ploche až 60 percent územia Slovenska. Najviac utrpeli marhule, broskyne, čerešne, mandle a orechy kráľovské. Na 50% a v niektorých regiónoch až na 85% boli poškodené jablone a slivky. Keby sa vyčíslila suma škôd, prišlo by sa k takému obrovskému objemu peňazí, za ktorý by sa dala aplikovať ochrana závlahou všade tam, kde je už vybudovaná a kde sa škody vyskytli! Opäť sa zistilo, že platí to známe : sú peniaze na škody spôsobené mrazmi a stále nie sú peniaze na prevenciu.

Technologické princípy ochrany

Prízemná vrstva vzduchu, kde sú chránené plodiny sa ovplyvňuje skupenským teplom mrznúcej závlahovej vody. Každý zmrznutý liter vody uvoľní 335 kJ energie. Uvoľnené teplo zvyšuje teplotu a súvislá ľadová pokrývka na chránenej plodine pomáhajú chrániť pred poškodením nízkymi teplotami.

Na základe štúdia aplikačných poznatkov je možné definovať tieto princípy, ktoré treba dodržať pri návrhu, realizácii a pri prevádzke závlahového systému využívaného na ochranu proti mrazom:

  1. Závlahové systémy navrhovať pred výsadbou, realizovať súčasne s výsadbou , prevádzkovať ako kombinované, t.j. hlavným účelom je doplnková závlaha a vedľajším účelom je protimrazová ochrana.
  2. Je bezpodmienečne nutné zabezpečiť dostatočný zdroj vody , ktorý je potrebné dimenzovať na ochranu, kde je oveľa vyššia potreba vody ako na závlahu. Orientačná potreba je 900 až 1000 m3 vody na 1 ha. Rátajú sa totiž až 3 mrazivé noci za sebou po 10 hodín prevádzky s priemernou intenzitou 3 mm/hod.
  3. Celá záujmová plocha musí byť chránená súčasne. Pestovatelia poznajú svoje "miesta" alebo lokality akými sú napr. depresie, kde sa vymŕzanie opakuje.
  4. Celá záujmová plocha musí byť chránená nepretržite bez prerušenia počas poklesu teplôt vzduchu pod 0,0°C. Pri akomkoľvek prerušení je riziko vzniku väčších škôd ako bez ochrany.
  5. Bezpečná ochrana do -5,5°C až -6,5°C vyžaduje aplikovať dávku intenzitou 2,5 až 3,5 mm/hod. Pre vyššie teploty až do 0,0°C stačí aplikovať intenzitou 1,0 až 2,0 mm. Princíp spočíva v tom, aby sa čo najviac vody stihlo zmeniť na ľadový pokryv a aby sa vodou neplytvalo, pretože potreba vody je vysoká.
  6. Orientačný príkon závlahovej čerpacej stanice je cca 5 kW na 1 ha.
  7. Ako spôsob závlahy musí byť zásadne použitý princíp závlahy postrekom zhora. Je zrejmé, že sa musí dodržať požadovaná nízka intenzita a preto je žiaduce čo najmenší rozmer kvapiek až jemná vodná disperzia. Tú je možno dosiahnuť pri použití systémov mikropostreku. Ideálnym stavom je pokrytie tenkou vrstvičkou ľadu, ktorá chráni pred ďalším poklesom teplôt

Teplotné parametre

Uveďme si príklad rozvrstvenia teplôt v intenzívnom produkčnom jabloňovom sade so štandardnou infraštruktúrou počas jasnej mrazivej noci. Teploty sú nasledovné:

vzduch 0,7 m nad povrchom
-1,0°C
stojaca voda
+7,0°C
povrch asfaltovej cesty
+4,0°C
povrch pôdy pod stromam
+1,0°C
nezatrávnená pôda, suchá
-1,5°C
tráva
-4,0°C
listy stromov, kríkov vo výške 0,7 m
-2,0°C

Rozvrstvenie teplôt je veľmi diferencované. Dôkladne zachytiť snímačmi tie teploty, ktoré sú dôležité pre režim ochrany, napr. teploty listov v korune stromu je náročné. Na riadenie nepostačia údaje zo siete meteorologických staníc. Optimálnym a zdá sa, že aj nevyhnutným riešením je lokálna meteostanica s teplotnými snímačmi lokalizovaným v poraste stromov. Všeobecne platí tvrdenie, že zvládnutie monitoringu meteorologických parametrov, najmä teplôt je tá najnáročnejšia časť riešenia systému ochrany.

Aj chránené časti plodín majú rôzne najnižšie kritické hodnoty teplôt, po prekročení ktorých dochádza k ich poškodeniu. Odolnosť voči mínusovým teplotám je rozdielna aj podľa fenologickej fázy, je rozdielna aj podľa ovocných druhov, je rozdielna aj podľa pestovateľských regiónov. Napríklad rozdiel medzi teplotnými limitmi po prekročení ktorých dochádza k poškodeniu je vo Francúzsku o jeden stupeň vyšší ako v Taliansku. Je povšimnutiahodné, že napríklad mladý plôdik je oveľa citlivejší voči mrazom než plný kvet. Orientačné hodnoty kritických teplôt častí plodín rôznych ovocných druhov, získané v Taliansku sú uvedené v tabuľke.

Kritické teploty fenologických fáz ovocných druhov

OVOCNÝ DRUH
FENOLOGICKÁ FÁZA
Púčik [°C]
Plný kvet [°C]
Mladý plôdik [°C]
Jabloň
- 4,9
- 3,2
- 2,7
Broskyňa
- 4,9
- 3,8
- 2,1
Čerešňa
- 3,2
- 3,2
- 2,1
Hruška
- 4,9
- 3,2
- 2,1
Slivka
- 4,9
- 3,2
- 2,1
Marhuľa
- 4,9
- 3,2
- 1,6
Mandľa
- 4,3
- 3,8
- 2,1
Vinič
- 2,1
- 1,6
- 1,6
Orech
- 2,0
- 2,0
- 2,0

Závlahová technika

Princípy protimrazovej ochrany zavlažovaním už predefinovali požiadavky kladené na závlahovú techniku či na zariadenia. Po meteomonitoringu je najvážnejšie plnenie požiadavky jemného rozptýlenia závlahovej vody až do disperzie, pretože takáto voda môže rýchlejšie mrznúť. Túto požiadavku najvhodnejšie spĺňajú mikropostrekovače, ktorých stavebnicová konštrukcia umožňuje dosahovať jemné rozptýlenie vody. Súčasne sa môžu prispôsobovať parametre dostreku, tvaru zavlaženej plochy a ďalšie, podľa konkrétnej chránenej plodiny a pestovateľským požiadavkám. Niektoré riešenia umožňujú mikropostrekovače zavesiť na drôtenú sieť s opornými stĺpmi, aby sa dosiahlo umiestnenie nad korunami stromov alebo drevín. Spravidla sa priemer navlažovanej plochy volí taký, aký je priemer koruny stromu alebo kríka, aby ho dôkladne pokryla vodou. Napríklad pri ochrane viniča (alebo iných plodín pestovaných v úzkych riadkoch) sa používajú špeciálne mikropostrekovače FLIPPER firmy Netafim, ktoré zavlažujú iba kry v rade, do medziradia ide minimálne množstvo vody, pretože ju treba efektívne a úsporne aplikovať len na kry viniča.

Mikropostrekovač DNJ FLIPPER

Okrem mikropostrekovačov sú najčastejšie používaným prvkom na ochranu postrekom tradičné postrekovače. Sú konštruované ako otočné, úderové, lopatkové s minimalizovanými výkonovými parametrami. Sú upevnené na vysokých stojanoch, nad pokryvom. Spon a rozmiestnenie stojanov s postrekovačmi určuje požadovaná minimálna intenzita zavlažovania a stanovená minimálna rovnomernosť rozdelenia vody. K štandardným požiadavkám na postrekovač pribudla odolnosť voči prípadnej tvorbe ľadu na postrekovači. Preto tie na protimrazovú ochranu bývajú opatrené drobnou kapotážou, aby sa dosiahlo lepšie stekanie kvapiek vody. Ďalšie rozsahy výkonových charakteristík sú:

priemer dýzy
3,5 až 7,0 mm
prietok vody
0,23 až 20,0 l.s-1
zavlažený priemer
13 až 18 m
priemerná intenzita závlahy
1,7 až 4,0 mm. hod-1

Súhrnný prehľad vhodných typov postrekovačov na protimrazovú ochranu poskytuje tabuľka a zobrazenie.

Prehľad technických parametrov vybraných postrekovačov na protimrazovú ochranu

Typ postrekovača
Priemer dýzy [mm]
Pripojenie
[cóly]
Prietok vody
[l. s-1]
Zavlažený priemer [m]
Intenzita [mm. h-1]
ZF 30
4,0 - 5,5
1
0,28 - 0,64
14,5 - 18,0
2,3 - 4,0
B 71
3,5 - 5,0
5/4
0,24 - 0,58
14,1 - 17,6
3,0 - 3,4
40 EFC
3,6 - 5,1
3/4
0,26 - 0,65
13,3 - 16,2
2,5 - 3,6
ESKIMO
4,0 - 7,0
5/4
0,26 - 1,06
13,5 - 21,0
2,0 - 3,4
POLAR
4,0 - 5,5
1
0,23 - 0,67
13,9 - 18,0
1,7 - 2,9
POLAR E
4,0 - 5,5
3/4
0,23 - 0,67
13,9 - 18,0
1,7 - 2,9

Zobrazenie postrekovačov rôznych výrobcov vhodných na protimrazovú ochranu závlahou postrekom

Z pohľadu technického dizajnu je využitie závlahového systému na protimrazovú ochranu náročnejšie na navrhovanie a aj na prevádzku, ako jeho využitie iba na zavlažovanie. Technicky náročné splnenie niektorých osobitných prevádzkových predpokladov je súčasne aj investične náročné. Napr.: musí byť pri návrhu k dispozícii kapacitne dostatočný zdroj vody a závlaha musí mať nízku intenzitu, spravidla 1 až 3 mm/hod.

Sú tu ešte ďalšie technické riešenia, ktoré však bude treba ešte aplikačne dopracovať. Existuje vízia použiť na protimrazovú ochranu aj systém kvapkovej závlahy . Existujúci systém kvapkovej závlahy so zavlažovacími vetvami, uloženými pozdĺž radov stromov a kríkov by sa mohol takisto efektívne ako pre distribúciu vody, použiť aj na distribúciu teplého vzduchu ktorý by ohrieval vzduch v prízemnej vrstve. Jednoduchou úpravou rúrového rozvodu v centrále, napr. v závlahovej čerpacej stanici by sa do potrubia pretlakom vháňal zohriaty vzduch, ktorý by sa tak ako voda rozvodmi dostával až k chráneným plodinám.

Záver

Veľké podnikateľské pestovateľské projekty z oblasti pestovania špeciálnych plodín majú návratnosť investícií založenú na dosahovaní pravidelných a vysokých produkcií. Nemožno pripustiť, aby vysokú projektovanú úroveň produkčných výnosov raz znížil výskyt vysokých teplôt a extrémneho sucha, inokedy skoré jarné mrazíky a podobne. Takýmto istým spôsobom sú výnosy zabezpečené aj ostatnými pestovateľskými faktormi stabilnej produkcie ako je biologický materiál, ochrana proti škodcom a chorobám, výživa, tvar a rez, a pod.

Je potrebné uznať, že pokiaľ ide o doplnkovú závlahu takmer všetky novorealizované projekty už so zavlažovaním uvažujú. Prakticky všetky nové výmery zavlažovaných plôch , ktoré na Slovensku pribúdajú, sú práve z oblasti pestovania špeciálnych plodín.

Je však potrebné rozšíriť viacúčelové vyžívanie závlahových systémov. Investície vložené do systému treba využiť aj na iné účely azlepšiť ich návratnosť. Pozitívny rast je evidovaný v trende využívania fertigácie, teda s dodávania hnojív a výživy spolu so závlahovou vodou. Úspešné využívanie synergického efektu závlahy a výživy má evidentný vysoký vplyv na produkciu, ale oceniť treba aj vodoúsporné a najmä pôdoochranné efekty.

Vyššia frekvencia extrémnych meteorologických javov v ostatnom desaťročí s vysokými následnými škodami poukazuje na neodkladnosť potreby širšej aplikácie závlahových systémov v boji proti škodám z jarných mrazov. K realizácii je dostatok skúseností a poznatkov, podporovaných prijateľnými technickými riešeniami.

Vystavené 22.7.2011

Autor textu: Ing. Ján Hríbik, CSc.