Úvod / Informácie / Stroje a zariadenia / Príprava pôdy a pestovanie plodín

Rozvoj závlah, podpora a možnosti jej uplatnenia

30-04-2019
Z dostupných zdrojov spracoval: doc. Ing. Ján Jobbágy, PhD. | jan.jobbagy@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Stav závlah

Voda je rozhodujúcim a často aj obmedzujúcim faktorom produktívnosti poľnohospodárskej výroby. Bez vody sa neuskutočnia ani životné procesy organizmov, stupeň nasýtenia organizmov (najmä v rastových procesoch) vodou je rozličný. Celosvetová spotreba vody v oblasti zavlažovania tvorí spravidla 70% -ný podiel z celkovej vody odoberanej pre potreby agrosektora. Je to jeden z hlavných dôvodov, prečo je trendom globálneho vývoja  závlahových technológií  zvyšovanie účinnosti využitia vody. Tak ako v celom svete, tak aj v podmienkach SR, sa čím ďalej tým viac aplikujú vodoúsporné a pôdoochranné stratégie ďalšieho rozvoja závlah. Európe nejde ani tak o produkciu potravín ako vo svete, ale V oblasti Európy popri výrobe potravín a potravinovej zabezpečenosti ide aj o zachovanie trvalo udržateľných princípov v riadení a využívaní vodných a pôdnych prírodných zdrojov z aspektu podmienok ovplyvnených klimatickou zmenou.

Poľnohospodársky využiteľné prírodné zdroje - pôda a voda, predstavujú jeden z významných faktorov sociálno-ekonomického rozvoja nášho štátu. Slovenská republika sa nachádza v miernom klimatickom pásme, pričom plnému využitiu potenciálu poľnohospodárskych plodín bráni najmä nedostatok prirodzených zrážok vo vegetačnom období, čo spôsobuje pravidelný deficit vody v pôde. V inom prípade ide následne o lokálny a nadmerný úhrn zrážok, kde voda môže unikať niekoľkými spôsobmi (presakovaním do hlbších vrstiev, odtokom a vyparovaním). Takto unikajúca voda je nevyužiteľná pre tvorbu úrody pestovaných plodín a na druhej strane spôsobuje aj odplavovanie živín, v niektorých oblastiach zasoľovanie a tvorbu pôdneho povrchového prísušku.

Nutnosť zavlažovania vychádza z bilancie ekosystému, kde do rovnice vstupujú zrážky, voda získaná vzlínaním a zostatková zimná voda a na druhej strane z nej vystupujú hodnoty ako evaporácia, transpirácia, odtok vody a infiltrácia do spodných vrstiev pôdy. Pri nerovnováhe tohto stavu (nedostatku vody) je treba túto zásobu doplniť. Závisieť bude od niekoľkých vstupných hodnôt, ktoré súvisia s plodinou (vegetačná fáza, celková potreba vody), s pôdou (hydrolimity ako poľná vodná kapacita, bod vädnutie, bod zníženej dostupnosti a využiteľná vodná kapacita) a samozrejme nevynechajúc poveternostné podmienky.

Výzva pre možnosti riešenia závlah

V rámci rozvoja poľnohospodárstva je treba sa poľnohospodári musia zamerať na podporné mechanizmy, ktoré by mohli pomôcť podnikom v oblasti závlahového agrosektora uskutočniť tento cieľ. Jednou možnosťou je svoju pozornosť zamerať na výzvu na predkladanie Žiadostí o poskytnutie nenávratného finančného príspevku z PRV (Program rozvoja vidieka; Výzva č. 30/PRV/2018 pre podopatrenie 4.1 na predkladanie žiadostí o nenávratný finančný príspevok z Programu rozvoja vidieka Slovenskej republiky 2014 – 2020). Tí čo sa zameriavame na oblasť meliorácii, konkrétnejšie na zavlažovanie zo strany hlavného a podrobného závlahového zariadenia, sme veľmi radi, že tento rozvoj nastal, ale na druhej strany nešťastní zo strany rozsiahlej byrokracie. Pôvodne bola výzva ohraničená dátumom od 02.11.2018 do 15.11.2018. Následne sa predĺžila do 15.01.2019 a v poslednom dodatku je informácia o záverečnom termíne 15.04.2019. Dátum uzavretia výzvy bol teda stanovený na koniec roka 2018, avšak z dôvodu časovej tiesne a zložitosti legislatívy bol termín podávania žiadostí predĺžený do 15.04.2019. Podpora na investície do zavlažovania je dôležitým nástrojom, ktorý mnohým farmám dokáže zvýšiť efektivitu využívania vody a celkovú výkonnosť a udržateľnosť poľnohospodárskeho podniku. Aktivity realizácie projektu sa zameriavajú na všetky veľkostné druhy fariem, na mladých a malých farmárov a na začínajúce farmy. U tejto kategórie sa to týka investície v súvislosti s využívaním závlah, realizáciou investícií do existujúcich a nových závlahových systémov (infraštruktúry ako aj koncových zariadení) s cieľom ich výstavby, rekonštrukcie, modernizácie a efektívnejšieho nakladania so závlahovou vodou a energiou obmedzením ich strát, všetko s cieľom zvýšiť produkciu a jej kvalitu; a v druhom bode sú investície oprávnené len na zavlažovania plôch pre pestovanie plodín uvedených v prílohe č. 7 výzvy, presnejšie „Zoznam komodít v špeciálnej rastlinnej výrobe“, alebo na pestovanie krmovín na ornej pôde pre využitie vo vlastnej živočíšnej výrobe; alebo investície do zavlažovania ovocných druhov v sadoch, ktoré sú registrované ÚKSÚP; alebo investície do zavlažovania v skleníkoch a fóliovníkoch; alebo investície do zavlažovania vinohradov alebo chmeľníc, ktoré sú registrované ÚKSÚP. V rámci rozsahu zlepšenia využívania závlah pôjde o stavebné investície na výstavbu, rekonštrukciu alebo modernizáciu závlahových systémov vrátane infraštruktúry s cieľom zvýšenia produkcie alebo jej kvality na jednej strane, alebo na strane druhej o investície do obstarania a modernizácie techniky a technológie závlahových systémov s cieľom zvýšenia produkcie alebo jej kvality. Hlavným cieľom zavádzania úsporných technológii je už niekoľko rokov šetrenie s vodou. Popri tomto cieli sa však pre podanie projektov a následného získania dotácie (návrh musí zvýšiť celkovú výkonnosť a udržateľnosť poľnohospodárskeho podniku) musia splniť aj iné podmienky ako napr. zvýšenie produkcie alebo jej kvality v kritických odvetviach živočíšnej a špeciálnej rastlinnej výroby, zníženie záťaže na životné prostredie vrátane technológie, zvýšenie skladovacích kapacít a pozberovej úpravy, zlepšenie kvality a úrodnosti pôdy a jej ochranou pred degradáciou. Za ďalšie dôležité podmienky (pre projekty zamerané na zvýšenie efektivity využívania vody v poľnohospodárstve) možno považovať aj zavedenie merača spotreby vody (ak ešte neexistuje) a to na úrovni podporovanej investície a preukázanie potenciálnej úspory vody minimálne 5% (podľa technických parametrov predmetných existujúcich závlahových systémov). Pre projekty zamerané na investíciu útvarov podzemnej alebo povrchovej vody musí byť skutočné zníženie spotreby vody v objeme aspoň 50% z potenciálnej úspory vody. Celková spotreba vody podniku zahŕňa aj predanú vodu. V celom dokumente, ktorý je dostupný na internete sú podrobne popísané jednotlivé časti, ale aj kritéria pre výber projektov.

Závlahový režim, potreba závlahovej vody

Hospodárnosť závlahovej prevádzky je podmienená správnym určením veľkosti a počtu závlahových dávok a ich časovým rozdelením, čiže stanovením závlahového režimu. Skúsenosti z využívania závlah dokazujú, že úspech závlah závisí od dodržania závlahového režimu, ktorým sa vytvárajú optimálne podmienky pre rast a vývoj rastlín pri najhospodárnejšom využití závlahovej vody a pri súlade so závlahovou prevádzkou a ostatnými agrotechnickými opatreniami. Dopĺňanie vody racionálne cestou zavlažovania je technicky a organizačne náročný proces. Riadenie závlahového režimu predstavuje v dnešnom poľnohospodárstve významnú úlohu pre šetrenie vodou, ktorá je jedným so základných činiteľov pre život.

Potreba závlahovej vody sa určuje predovšetkým pre zostavenie ročného plánu závlah v závlahovom hospodárstve. Ročný plán je súčasťou výrobno-finančného plánu závlahového hospodárstva, v ktorom sa uvádza okrem potreby závlahovej vody pre jednotlivé plodiny v jednotlivých mesiacoch a dekádach vegetačného obdobia aj potreba pohonných hmôt a elektrickej energie pre závlahy, potreba smenových výkonových noriem, alebo pracovných jednotiek a potreba pracovných síl. Potreba závlahovej vody je teda daná súčtom jednotlivých zložiek, kde každá zložka je tvorená súčinom závlahového množstva konkrétnej plodiny a jej príslušnej osevnej plochy.

Technické možnosti realizácie

Z hľadiska technickej realizácie sa ponúka niekoľko možností realizácie, kde medzi najväčšie zastúpenie vzhľadom na zavlažovanú plochu môžeme zaradiť širokozáberové zavlažovačepásové zavlažovače. Moderná technika pomáha kompenzovať nedostatky klesajúcej plochy obhospodarovanej pôdy na jedného obyvateľa. Vzhľadom na rozvoj priemyslu, má svet k dispozícii čoraz menej úrodnej pôdy a dostupnej kvalitnej vody. To je tiež jeden z dôvodov, prečo musí byť technika pre aplikovanie zavlažovania úsporná. Druhou stránkou hľadania techniky pre zavlažovania, či sa to týka hlavného alebo podrobného závlahového zariadenia, ide o podnik, ktorý Vám plány a realizáciu vykoná. V tejto časti ide o vývin a realizáciu komplexnej vodohospodárskej stratégie, ktorá zahŕňa vyššiu efektivitu využitia vody a energie, ochranu životného prostredia a finančnú stabilitu a rentabilitu pre verejný aj súkromný sektor na celom svete. Zavlažovanie ako súčasť meliorácii predstavuje špecifickú oblasť a vyžaduje si odborné znalosti a skúsenosti pri plánovaní nových koncepcií, či rekonštrukcii a modernizácii už existujúcich závlahových systémov. Konečný efekt je podmienený množstvom vstupných parametrov, akými sú vlastnosti pozemku, zdroje vody, pestované plodiny, dostupné technológie, infraštruktúra, ale aj mnoho ďalších faktorov.

Pre správnu a ideálnu realizáciu závlah je potrebné vytvoriť hlavné vstupné podmienky, kde sa jednoznačne nezaobídeme bez kvalitného zdroja vody. Po získaní potrebných povolení pre čerpanie vody sa pristupuje k návrhom, kde je potrebné na základe výstupnej celkovej a častokrát radšej predimenzovanej spotreby vody na základe rozlohy pozemkov, pestovaných budúcich plodín, vlastností pôd (BPEJ) s poveternostných priemerných podmienok navrhnúť hlavné závlahové zariadenie. Pozostáva z odberného miesta vody, sústavy čerpadiel, ktoré sú súčasťou čerpacej stanice, pokračujúc povrchovou, alebo podzemnou rozvodnou sieťou, prípojkami, armatúrami a nakoniec podrobným závlahovým zariadením. Štandardným GPS prístrojom určeným na zameranie hranice pozemkov sa vytvoria prvotné podklady pre hranice pozemkov, vyznačia sa hydrantové prípojky, elektrifikačnú sieť a prekážky v teréne (napr. stromoradia, jazierka, poľovnícke posedy a pod.). Po importe údajov do počítača špeciálny softvér spracuje kompozíciu a vytvorí vizualizáciu možných riešení. V tejto fáze je potrebné dôkladne si premyslieť stratégiu do budúcnosti, nakoľko čerpacie stanice, rozvodné systémy a koncové závlahové detaily sa svojimi dimenziami a výkonnosťami navzájom podmieňujú.

Podrobné závlahové zariadenie tvorené zavlažovačmi rôzneho typu, má zadefinované prevádzkové parametre (prietok, tlak a rýchlosť pohybu aktívnej časti zavlažovacieho stroja), kde našou hlavnou úlohou je zabezpečiť danú závlahovú dávku. Výsledná kvalita práce jednoznačne závisí od správnej intenzity a vysokého stupňa rovnomernosti zavlažovania. Cieľom je vždy doplniť potrebné množstvo vody do pôdy, vytvoriť ideálny stav vlhkosti pre rastlinu a to  počas vegetačného obdobia. Závlahové zariadenia a systémy sa v podstate rozdeľujú na stabilné a prenosné (mobilné). Legislatívne a finančne menej náročné je zaobstaranie a užívanie prenosných čerpadiel s pásovými zavlažovačmi (výhoda flexibilita, ráchlosť realizácie), ktoré však výkonovo nemusia postačovať v určitých podmienkach a lokalitách. Inou nevýhodou vzhľadom na nie úplne ideálne prekrytie jednotlivých záberov je kvalita práce a potreba vyššieho vstupného tlaku. Inovácie a moderné prvky, predovšetkým v riadení závlahového režimu,  napomáhajú závlahárom ku komfortu a operatívnosti. Výrobcovia závlahových systémov sa snažia okrem zlepšovania konštrukčných a exploatačných vlastností zavádzať inovatívne technológie ovládania zavlažovacích zariadení. Centrálny modul pre vzdialený prístup predstavuje pre užívateľa a obsluhu závlah zložitú a cenovo nie úplne najlacnejšiu možnosť z hľadiska realizácie, ale na druhej ponúka možnosti jednoduchého ovládanie z centra podniku alebo z domova.  Základom moderného systému ovládanie je riadiaci velín, ktorý musí byť umiestnený v cente podniku (administratíva). Systém je tvorený hardvérovou a softvérovou súčasťou. Napojený môže byť napr. cez vlastnú rádiovú stanicu (vysielacia a prijímacia anténa) alebo sa využije dodávateľ telefónneho a dátového pripojenia (GSM modul). Na každom zavlažovacom stroji v teréne je inštalovaná rádiová anténa s modulom, ktorý komunikuje s riadiacou jednotkou. Obrovskou výhodou tohto spojenia je nezávislosť na GSM podpore a externých serveroch, navyše náklady na prevádzku sú rádovo nižšie, ako v prípade iných foriem vzdialeného prístupu. V PC, tablete alebo smartfóne nainštalovaný softvér ponúka tzv., virtuálny panel, ktorý sa zobrazuje na monitore, slúži k regulácii, nastavovaniu vstupných údajov a celkovému ovládaniu režimu závlahy. Systém posiela užívateľom chybové hlásenia, ako aj varovné signály pri pokuse o krádež v teréne. Riadenie závlahového režimu vychádza najčastejšie z monitorovania vlhkosti pôdy napr. snímačmi Watermark, alebo HS10, a monitorovania zrážok, ktoré napomáhajú k určeniu presného času a správnej dávky pre konkrétnu lokalitu a plodinu napr. zariadením AQUATRACK, ktoré je k dispozícii aj vo Vysokoškolskom poľnohospodárskom podniku SPU so sídlom v Kolíňanoch (obrázok 1 a obrázok 2).

Obr. 1

Obr. 1: Monitorovacia stanica v Kolíňanoch, Univerzitný deň techniky SPU v Nitre (AQUATRACK)

Obr. 2

Obr. 2: Monitorovacia stanica AQUATRACK

Na Slovensku sú minimálne v prevádzke dva závlahové systémy s podobným riadením (GAMOTA, AGROMACAJ). V  prevádzke je súčasne v reálnom čase ovládaných napr. 21 pivotových zavlažovačov, ktoré sú koncentrované na ploche takmer 500 hektárov. Ďalšou možnosťou je ponúkaná telematria, intuitívne a jednoducho použiteľné rozhranie, ktoré umožňuje  pripojenie viacerých užívateľov v jednom čase s rôznymi úrovňami prístupu.

Obr. 3

Obr. 3: Premiestniteľný pivotový zavlažovač v Oponiciach

Riadiaci panel a centrálny modul
Umožňuje plánovanie zavlažovania, ovládania jednotlivých zavlažovačov (podrobné závlahové zariadenia - pivotové závlahové zariadenia, lineárne zavlažovacie zariadenia, pevné a podpovrchové zariadenia ako napr. mikropostrek a kvapková závlaha, hlavné závlahové zariadenia – čerpacie stanice, čerpadlá, frekvenčné meniče a  dieselové agregáty) z jedného miesta. Modulárne systémy s interaktívnym displejom nahrádzajú svojich predchodcov s podobným rozhraním, pričom umožňujú v budúcnosti aktualizáciu nových aplikácii bez nutnosti vymeniť ovládací modul. Farebná dotyková obrazovka umožňuje nastaviť ovládacie prvky podľa reálnych podmienok konečného užívateľa. V moderných ovládacích paneloch je zabudovaný aj softvér pre monitorovanie krádeže káblov, kompatibilita s centrálnym riadením z velínu prostredníctvom telekomunikačnej frekvencie, ako aj možnosť nastavenia variabilnej dávky v rámci jednej zavlažovanej plochy (VRI). Tieto dotykové obrazovky sú odolné voči mechanickému poškodeniu, ale aj poveternostným vplyvom. Výhodou a novinkou je aj wifi rozhranie, kde obsluha v prípade podmočeného terénu, dokáže bez fyzického kontaktu uskutočniť potrebné kroky (bez GSM a internetu). 

Reálna závlaha a plánovanie závlah
Ide častokrát o bezplatnú aplikáciu do telefónov, kde závlahár sleduje aktuálnu polohu a činnosť stroja. Závlahár preklikaním jednotlivých ponúk dokáže zistiť predpokladaný čas zavlažovania v reálnom čase.  Softvér pre plánovanie závlah je prepojený s meteostanicou (sledujú sa zrážky, teploty, vlhkosti pôdy a vegetačná fáza plodiny) u ktorej sa nesleduje len úspora vody, ale aj lepšie rozplánovanie dávok s prihliadnutím na aktuálne informácie.

Pohonné jednotky podvozkov
V rámci širokej ponuky závlahovej techniky sa v našich podmienkach vyskytujú tri možnosti pohonu a to elektrický (krokový alebo plynulý pohyb), hydraulický s vodou a hydraulický s ekologickým olejom.  U moderných strojov s elektrickým pohonom ide o aplikáciu DC (jednosmerné napätie) motora, ktorý  zabezpečuje štvornásobne rýchlejší posun zavlažovača oproti motorom so štandardnou rýchlosťou. Konštrukcia motora zabezpečuje plynulý pohyb pri akejkoľvek rýchlosti pohybu a to aj pri nerovnom teréne. Technológia pohonu je riešená s flexibilitou pohonu od jednej otáčky až  po 136 otáčok za minútu,  umožňujúc pri tom stálu aplikáciu závlahovej dávky. V praxi to znamená, že 450 m dlhý pivot na ploche 63,58 ha sa dokáže otočiť za rekordných 6,5 hodiny. Z toho vyplýva, že na jednej strane pivotové závlahové zariadenie je možné aplikovať pre posuv celého ramena pri nízkych rýchlostiach v ťažkom teréne a na strane druhej je to skôr rýchlosť vysoká, ktorá je skôr ideálna pre plodiny, ktoré potrebujú každodenne ochladiť klímu, ako aj pre udržiavanie správnej vlhkosti pôdy pri vzchádzaní. Dôležitou podmienkou pre nastavenie parametrov dávky súvisiacej s rýchlosťou pohybu je aj infiltračná schopnosť pôdy a technologické a prevádzkové parametre čerpacej stanice. Menšie závlahové dávky sa aplikujú skôr pri klíčení, kde sa udržuje pôdne vlhkosť na požadovanej úrovni a to aj s výsledkom znižovania pôdnej erózie pieskových elementov.  S možnosťou aplikovania rôznych rýchlosti manažovaných obsluhou alebo počítačom (centrálnu jednotkou) umožňuje nasadiť aj systém VRI (variabilná závlahová dávka), kde sa ponúkajú dve možnosti a to sektorová alebo zónová zmena. Takáto možnosť riadenia závlahy je aj výhodná, keď sa v rámci celého priestoru zavlažovania nachádzajú oblasti s rôznymi počiatočnými vlhkosťami pôdy.

Záver

V poslednom období zmeny poveternostných podmienok podmienili k závlahe nielen poľnohospodárov, ale aj prevádzkovateľov okrasných záhrad, športových ihrísk, ovocných sadov a malých víkendových záhradiek. Záverom článku, by som chcel poukázať práve preto aj na možnosť realizácie závlahy jednoduchým spôsobom, ktorý prezentuje aplikácia najmenšie pásového zavlažovača (obrázok 4).

Obr. 4

Obr. 4: Najmenší pásový zavlažovač, Univerzitný deň techniky SPU v Nitre