Budúcnosť manažmentu závlah v celosvetom meradle
Ciele a technika
Riadenie zavlažovacích systémov nepredstavuje jednoduchý proces, a preto by mal byť založený na požadovaných cieľoch alebo výstupoch a to v súlade s cieľmi ekonomickými, energetickými, environmentálnymi, pracovnými a v neposlednom rade vodnými. Ciele sa môžu líšiť v závislosti od maximalizácie zisku, produkcie zmluvného výnosu, optimalizácie využívania vodných zdrojov, udržiavania kvality produkcie alebo zabezpečenia atraktívnej krajiny. Uvedené ciele nie je jednoduché dosiahnuť a preto by mali manažéri zohľadniť výkonnosti zavlažovacieho systému. V posledných rokoch sa udomácnili tri základné skupiny závlahových systémov a to stroje pracujúci na princípe postrekovania, brázdovým podmokom a úsporné technológie závlah (kvapková závlaha a mikropostrek).
Postrekovacie zavlažovacie systémy sa používajú v poľnohospodárskej, alebo záhradníckej výrobe, a okrem toho našli svoje uplatnenie pri aplikácii aj v krajine, alebo pre trávniky. Základný princíp postreku je jednoduchý, pretože pripomína prírodný dážď z čoho vyplýva, že princípy fungovania sú rovnaké pre všetky aplikácie. Účel aplikácie závlahy postrekom sa však môže líšiť. Jedno z možných rozdelení zariadení diferencuje závlahovú techniku na jednopostrekové systémy (napr. pásové zuavlažovače, mikropsotrekovače trávnikov a pod.), statické systémy (napr. pozičné závlahy), a ďalej lineárne a pivotové systémy. Z uvedeného vyplýva, že najjednoduchšie z nich sú navrhnuté tak, aby zavlažovali celú plochu jedným postrekovačom, ktorý sa pravidelne alebo automaticky pohybuje po celej ploche.
Príklady siahajú od samostatného postrekovača trávnika, ktorý je umiestnený napr. na dvore, až po automaticky sa pohybujúce systémy vybavené veľkým ďalekoprúdovým postrekovačom, ktorý postrekuje plochu v zábere desiatok metrov (pásový zavlažovač). Výkon jednotlivých zavlažovacích systémov závisí od umiestnenia postrekovača na správne miesto a od prevádzky zavlažovača (správny časový úsek). Nevýhodou je, že systémy vo všeobecnosti aplikujú vodu aj mimo zavlažovanej oblasti, aby sa zabezpečilo, že cieľová pôda bude primerane zavlažovaná. Významnou výhodou je, že systém s jedným postrekovačom je používaný napr. pre plochy s nepravidelným tvarom.
Pokrok v zložitosti oproti systému s jedným postrekovačom je systém s viacerými postrekovačmi umiestnenými pozdĺž potrubia. Základné komponenty postrekovacích systémov sú nielen hlavné rozvodné a prívodné potrubie, ale aj niekoľko bočných potrubí. Hlavná trať je potrubná sieť určená na prepravu vody z vodného zdroja do bočných potrubí. Postrekovacie zariadenia sú umiestnené následne na bočných potrubiach. U týchto typov existujú typy pevné (keď sú bočné potrubia umiestnené natrvalo na jednom mieste na poli), alebo flexibilné, keď sa s nimi počas vegetačného obdobia manipuluje.
Vo všeobecnosti sú bočné a hlavné vedenia pevných systémov inštalované pod povrchom pôdy a postrekovače sú namontované nad zemou pomocou rúrok nazývaných stojany. Postrekovače sú špeciálne navrhnuté tak, aby sa vysúvali nad pôdu, keď sa v bočnej časti zvýši tlak vody. Pevné systémy sa bežne používajú na trávniky, na golfové ihriská a v niektorých poľnohospodárskych a záhradníckych aplikáciách. Tento typ systému môže byť veľmi rozdielny, pretože každý postrekovač v systéme sa používa iba v oblasti, na ktorú bol pre zavlažovanie navrhnutý. Systémy sú ľahko automatizované a môžu aplikovať akúkoľvek požadovanú závlahovú dávku (pri výsuve nad terén). Zníženie investičných nákladov je možné dosiahnuť, ak sa aplikuje jedna bočná časť na zavlažovanie sektora zavlažovanej plochy a potom sa presúva na viacero miest. Najskorší a najjednoduchší z týchto pohyblivých bočných systémov sa premiestňuje ručne a nazýva sa pozičná závlaha. V tabuľke 1 uvádzame zhodnotenie aplikácie rôznych spôsobov zavlažovania. Jednou z možností je zavedenie a nasadenie moderného širokozáberového zavlažovača premiestniteľného pivotového typu. Ovládanie umožňuje kontrolovať pracovnú činnosť viacerých zariadení (obr. 1).
|
Obr. 1: Aplikácia modernej techniky |
Tabuľka 1: Faktory ovplyvňujúce výber spôsobu aplikácie vody
Bezpečnosť so zavlažovacími systémami
Tak ako už aj v iných oblastiach hospodárstva, tak aj v oblasti závlahového poľnohospodárstva by mala byť bezpečnosť prioritou. Zavlažovacie systémy môžu predstavovať niekoľko potenciálnych nebezpečenstiev. Potenciálne nebezpečenstvá spôsobené mechanizovanými zavlažovacími systémami zahŕňajú napr. chýbajúce kryty hnacích prvkov, možné pády z rebríkov a veží, početné pohyblivé časti a blesky. V prípade kanálov a iných zdrojov vody (vodné nádrže, rybníky a pod.), môže predstavovať nebezpečenstvo utopenia.
Niektoré mikropostrekovacie a postrekovacie zavlažovacie systémy sa používajú aj na aplikáciu chemikálií, ktoré môžu byť toxické. Veľmi dôležitým bezpečnostným problémom je elektrická bezpečnosť, pretože mnohé zavlažovacie systémy využívajú vysokonapäťové (480 V) napájanie (napr. na čerpanie vody, na spustenie motorov). Kombinácia kovovej konštrukcie a vlhkého prostredia má za následok riziko usmrtenia elektrickým prúdom. Manažéri zavlažovania by mali byť vždy opatrní pri práci alebo zavlažovaní v blízkosti nadzemných elektrických vedení. Je zodpovednosťou výrobcov, servisných technikov a ostatných pracujúcich okolo zavlažovacích systémov, aby si boli vedomí možných nebezpečenstiev a bezpečnostných postupov. Pri samotných návrhoch a výrobe závlahových systémov je treba dodržiavať príslušné zákony, predpisy a technické normy. Podrobnejšie informácie o elektrickej bezpečnosti súvisiace so zavlažovacími systémami sú uvedené v príslušných normách, smerniciach a vyhláškach.
Účinnosť zavlažovania, klimatické zmeny a vodné zdroje
Zavlažovanie plodín je zodpovedné za 40 percent svetových dodávok potravín. Všadeprítomným problémom pri zavlažovaní je tendencia užívateľov na hornom toku vyčerpávať zdroje vody a tým čiastočne, alebo až extrémne zbavovať užívateľov zásob v smere toku vody. Klimatické zmeny ohrozujú tento problém tým, že obmedzujú dodávky vody do mnohých zavlažovacích systémov. Výsledky pokusov v zahraničí naznačujú, že presadzované práva na vodu majú spoľahlivý aspekt, ale ich vplyv závisí od polohy odklonu, geografických vlastností povodia, fyzickej dostupnosti vody, kultúrnych noriem a vodnej politiky vyššej úrovne. Výsledky zdôrazňujú vzájomnú závislosť inštitúcií a geografie a podporujú úlohu starostlivo vytvorených práv na vodu v súlade s kultúrnymi normami a politikou vyššej úrovne pri adaptácii na zmenu klímy.
Hydrologická ochrana je potrebná, keď sa voda musí šetriť, aby sa udržali dodávky sladkej vody (resp. pre všetkých uspokojil dopyt po sladkej vode). Z hľadiska povodia je „spotrebné používanie“ užitočným konceptom. Spotrebné použitie je definované ako voda, ktorá sa odvádza na použitie a nevracia sa do systému vodných zdrojov. Napr. uhoľná elektráreň, ktorá odvádza prúd vody na chladenie, vracia túto vodu do prúdu; nejde teda o spotrebu a voda je k dispozícii následným užívateľom. V poľnohospodárskych povodiach predstavuje najväčšie konzumné využitie vody evapotranspirácia (ET). Napr. v dlhodobom časovom horizonte, ak hladiny podzemnej vody zostávajú konštantné, odtok z povodia sa približne rovná rozdielu medzi zrážkami a ET. Aby sa znížilo vyčerpanie zavodnenej vrstvy a zvýšil prietok prúdu, musí sa znížiť spotreba. V niektorých situáciách môže byť potrebné prideľovanie vody na zníženie ET produkujúceho výnos. Moderné zavlažovacie technológie okrem pomoci na farme so zvyšovaním kvality vody, umožňujú znižovať aj spotrebu.
Základom je bilancia ekosystému (obr. 2), kde na jednej strane rovnice máme vlahovú potrebu plodiny, a na strane druhej zložky, ktoré tvoria zásobu vlahy (zrážky, zimná vlaha, vzlínanie). Využiteľnosť zrážok zohľadňuje intenzitu zrážky, teploty, sklonu územia, štruktúru pôdy a pod. Predpokladom pre určenie využiteľných zrážok sú zrážkomerné pozorovania, ktoré sa robia na meterologických staniciach už niekoľko desiatok rokov. Využiteľnými zrážkami je označovaný zrážkový úhrn, ktorý sa v priebehu vegetačného obdobia danej plodiny zadrží v aktívnom pôdnom profile a je spotrebovaný na transpiráciu rastlín a neužitočným výparom z povrchu pôdy. Zrážky, ktoré sú veľmi výdatné alebo prívalové, vyvolávajú na teréne pod určitým sklonom povrchový odtok. Využiteľnosť atmosférických zrážok vo vegetačnom období daného roka a na danom území kolíše podľa zrážkového úhrnu, podľa intenzity zrážok ako aj podľa ich rozdelenia.
|
Obr. 2: Doplnková závlaha vo vzťahu k vlahovej potrebe rastliny |
Dôležitým aspektom, ktorý sa v posledných rokoch stále opakuje je udržateľnosť závlahového hospodárstva a zadržanie vody v krajine. Všetci si uvedomujeme, že situácia nie je jednoduchá, a preto je treba hľadať podopatrenia, ktoré sa zamerajú na lepšie hospodárenie s vodou v krajine. Výkonnostné opatrenia sa zameriavajú a prepájajú s účinnosťou závlahy, ktorá predstavuje pomer užitočne využitej závlahovej vody k aplikovanej alebo dodanej závlahovej dávky vody. Zavlažovacie technológie, ktoré zlepšujú účinnosť zavlažovania, môžu znížiť čerpanie a súvisiace náklady na energiu a v niektorých prípadoch môžu znížiť aj potrebu pracovnej silu. Znížené čerpania vody často zlepšuje aj kvalitu vody vo vodných zdrojoch (obr. 3); znížená hlboká perkolácia znižuje vylúhovanie dusičnanov a iných rozpustených látok z koreňovej zóny do vodonosných vrstiev a znížený odtok znižuje transport sedimentov, živín a pesticídov do povrchových vodných útvarov.
|
Obr. 3: Zdroje vody |
Často sa nesprávne predpokladá, že ochrana vody na úrovni povodí bude automaticky nasledovať po zlepšení účinnosti zavlažovania na úrovni farmy. Či sa voda skutočne ušetrí alebo nie, závisí predovšetkým od toho, čo viedlo k zlepšeniu účinnosti zavlažovania. Okrem toho, šetrenie vody možno dosiahnuť pri zvyšovaní účinnosti zavlažovania znížením strát odparovaním. Ak sa však účinnosť zlepší znížením hlbokej perkolácie v oblasti zavlažovanej podzemnou vodou, voda sa nemusí šetriť, pretože presakujúca voda môže zásobiť vodonosnú vrstvu z miesta, odkiaľ pochádza. V takomto prípade sa voda jednoducho recykluje. Zatiaľ čo hlboká perkolácia môže spôsobiť zhoršenie kvality vody a zvýšené výdavky na energiu, zníženie hlbokej perkolácie na zvýšenie účinnosti zavlažovania nemusí v skutočnosti šetriť vodu. Podobný príklad možno uviesť aj pre povrchové zdroje vody a jej odtok. Okrem toho je podstatným parametrom aj sledovanie spotrebovaného množstva vody v tvare prospešného konzumného použitia (výnosy plodín), alebo neužitočného konzumného využitia (vyparovanie z pôdy a povrchových vrstiev vody, vyparovanie z burín). Obnoviteľnou zložkou je voda, ktorá sa môže opätovne použiť, ako je hlboká perkolácia do vodonosnej vrstvy alebo spätné toky do rieky. Neobnoviteľná zložka sa nespotrebuje, ale tiež nie je k dispozícii na ďalšie použitie, napr. voda, ktorá odteká zo zavlažovanej oblasti do iného systému, alebo hlboká perkolácia do veľmi hlbokej vodonosnej vrstvy (z ktorej je príliš nákladné čerpať vodu). Programy na ochranu povodia by sa mali zamerať na zníženie spotrebovaného množstvo vody a na množstvo vody nezhodnotiteľnej zložky.
Všetci sme pozorovateľmi klimatických zmien, ktoré zasahujú a menia náš každodenný bežný život. Je to aspekt, na ktorý ba sa mali poľnohospodári prizerať s osobitným zreteľom a pridať mu dostatočnú váhu dôležitosti. Jednou z možných správnych smerov je aj nasadenie závlah a to v správnom čase a množstve. Dôležitou vstupnou podmienkou však je mať použiteľné vodné zdroje s dostatočnou kvalitou závlahovej vody. Možnosti zdrojov vody sú napr. vodné nádrže, alebo toky riek, z ktorých by bolo treba odoberať vzorky z hľadiska kvality. Pôvodné miesta odberu by možno stálo za otázku prehodnotiť a okrem nich nájsť, resp. vytvoriť nové odberné miesta. V mnohých okolitých krajinách sa v strategických dokumentoch deklaruje, že udržateľnosť vodných zdrojov je založená práve na vybudovaní malých lokálnych zdrojov vody. Kvalita závlahovej vody vzhľadom na rastúci tlak predstavuje v dnešnej dobe rovnako dôležitý parameter, ako kvalita potravín.
Záver
Ako sme uviedli, existuje niekoľko rozdelení spôsobov závlah, a závlahovej techniky. Najviac používané metódy sú postrekovacie, povrchové alebo tzv. úsporné kvapkovacie. Vlastností týchto systémov sú rozdielne, a každý z nich má svoje výhody a nevýhody.
Podstatou pre udržateľnosť systému je zabezpečiť ich aplikáciou správny kolobeh vody (odparovanie, zrážky, využitie vody rastlinami pre tvorbu biomasy). Voda nie je nikdy rovnomerne rozložená po celej krajine (pozemku), pričom určitá časť vody sa využije rastlinami, istá časť sa odparuje, odtečie, alebo nastáva vplyv hlbokej perkolácie. Pre zhodnotenie rovnomernosti rozloženia vody sa uplatňujú metodiky a sleduje sa rovnomernosť distribúcie.
Ďalším dôležitým parametrom je účinnosť aplikácie, ktorá sa používa na opis stavu využiteľnosti vody v pôde t.j., aký je tam podiel aplikovanej vody a je dostupný pre rastliny. Hlboká perkolácia je dôležitou stratou pri zavlažovaní, pretože nielenže má za následok väčšie aplikačné dávky, než je potrebné, ale pri presakovaní sa môžu vylúhovať aj chemikálie. Množstvo chemických strát vylúhovaním možno kvantifikovať poznaním strát hlbokou perkoláciou a koncentrácie chemikálie vo výluhu. Voda sa môže stratiť aj presakovaním a vyparovaním počas prepravy. Straty priesakom môžu byť značné v niektorých priekopách a kanáloch. Dôležité však je brať do úvahy nielen straty na poli, ale aj na povodí. Zavlažovacie technológie, ktoré zvyšujú efektivitu aplikácie, často nešetria vodu na úrovni povodia, najmä ak technológia neznižuje spotrebu vody.
Spracovanné z dostupných zdrojov:
https://www.researchgate.net/publication/357151582_Irrigation_Systems_Management
https://nasepole.sk/chceme-zachranit-zavlahy-ale-nemame-na-to-vodne-zdroje/
