Precíziós öntözésvezérlés szenzorokkal

Az öntözésvezérlő feladata az öntözés elindítása és az öntözés leállítása a megfelelő helyzetben. Az elindítást növény víz stressz állapotának megfelelően kell elvégezni. Ezt az időpontot a ténylegesen kárt okozó kiszáradási állapot szerint kell időzíteni. Az öntözés leállítását a szerint kell tervezni, hogy elegendő mennyiségű vizet tudjon tárolni a talaj, de még ne induljon el a leszivárgás, ami magával viszi a tápanyagot és vízpazarlást is okoz. A különböző állapotok pontos detektálása érzékelők használatával, méréssel végezhető el. A beavatkozáshoz ismerni kell a növény vízháztartási küszöbértékeit, a fejlődési szakaszát, a talaj jellemzőit, a meteorológiai tényezőket. Automatikus öntözővezérléshez olyan érzékelők kellenek, amiket automatikus üzemben lehet használni.

Növényi vízellátottság, mint stressz forrás

Sokféle stressz érheti egy növényt: tápanyaghiány, fényhiány, hő stressz, vízhiány stb. Az öntözés elsősorban a vízhiány kezelésére szolgál. A pontos növényi vízellátottság, vízhiány stressz detektálására vannak közvetlen és közvetett módszerek.

A közvetlen módszerek a növényt vizsgálják. Közös jellemzőjük, hogy egyedien növényfüggőek, egyedi kalibrálást igényelnek, valamint néhány kivételtől eltekintve felügyelet nélküli automatikus mérésre nem alkalmasak. Ezek a mérések rendszeres emberi tevékenységet igényelnek. Automatikus működésük nagyon korlátozott. A közvetett módszer olyan adatot mér, amelyik áttételesen értelmezhető a növényi állapotra, pl. a talaj vízvisszatartás szintje alapján a gyökér vízfelvételi szintjének vizsgálata.

A tenziómétert a 20. század elején fedezték fel, azóta használatos mérésekre. A tenzióméter talajparamétert mér, de egy egészséges növénynél, amelyiknek a vízhiányon kívül nagyobb gondja nincs a tenzióméter alkalmas a stressz szintjének kimutatására.

Hatékony öntözés

Az öntözés hatékonyságát leginkább a termelési hatékonyságon keresztül lehet mérni. A hatékonyság a bevétel és a költségek aránya. A bevétel a termelt mennyiségtől egyértelműen függ, és jó esetben a termény minősége is növeli a bevételt. A költségeket két részre bonthatjuk; a beruházási költségekre és az üzemeltetési költségekre. A beruházási elemek egyszeri nagyobb költséget jelentenek, de hosszú ideig használhatók, így szétoszthatók azon évek között ameddig használatban van az eszköz: vízforrás költsége (kútfúrás, csatorna, víztározó stb.), szivattyú beruházás, öntözőberendezés (mikro, csepegtető, dob, körforgó stb.), öntözővezérlő (szenzorok, távadók, automatikai részegységek).

Az öntözőberendezés üzemeltetése egy termelési szezonon belüli rövidtávú költségekkel jár: szezonális építési és karbantartási költségek, munkaerő, üzemeltetési költségek, felhasznált víz költsége, vízszállítás költsége (szivattyúzás, cső- és csatorna karbantartás). A gazdasági (pénzügyi) termelési hatékonyságot úgy lehet mérni, hogy az összes költség-ráfordítás hányad része a bevételnek. Ez jó, ha lényegesen kevesebb mint 100%.

Mivel a termés és így a bevétel az öntözésen kívül még nagyon sok tényezőtől függ, a szakirodalomban definiáltak egy öntözési hatékonyság nevű paramétert. A definíciója a megtermelt termény súlya/felhasznált víz mennyisége, beleértve a csapadékot is.

A termésmennyiséget mérve a felhasznált víz mennyiségének a függvényében az tapasztalható, hogy a maximális termés tartományában relatíve nő a felhasznált víz mennyisége, egy értékig a termésnövekedés arányos a kijuttatott víz mennyiségével. E felett pedig a növekvő vízfelhasználás nem okoz termésnövekedést. A vízfelhasználás egy adott értékéig tekinthető hatékonyak, s bár ekkor nem éri el a növény maximális teljesítőképességét, de adott körülmények között gazdaságilag jobb eredményt mutathat a termelési szezon végén. A gyakorlatban a növényfüggő maximális öntözővíz mennyiségét 10-30% közötti értékkel csökkentve a termés mennyisége ugyan csökken, de kisebb értékben, mint a vízadag csökkentése. Ez azt jelenti, hogy a vízfelhasználási hatékonyság javítható az öntözési vízmennyiség csökkentésével. Ugyanakkor a vízhiány növeli stressz kialakulás veszélyét, hiszen pontosan kell meghatározni és újrapótolni azt a víztartalmat, aminél még nem áll le a növény reprodukciós és vegetatív növekedése. Ezt a csökkentett vízmennyiségű öntözés módszerét nevezik deficitöntözésnek.

Ennek továbbfejlesztett változata a részleges gyökérzóna deficit öntözés módszere. Itt a gyökérzónát két részre osztjuk, és csak az egyik fele kap annyi vizet amennyi a növényre jellemzően szükséges. Összesen ennek az 50-60%-ának megfelelő vízmennyiséget kap a növény az egyik oldalon, a másik szárazon marad. Talajtól és növénytől függően 1-2 hetente a másik gyökérzóna kap öntözést és az addig öntözött szárad. A kutatások szerint a legtöbb növény esetében a deficit öntözés alkalmazásával nem vagy csak néhány %-ot csökken a termés mennyisége, és a minősége rendszerint javul.

Talajnedvesség mérése

A növényi vízigényt és a víztakarékosságot is szem előtt tartva az ismert és a gyakorlatban alkalmazott talajnedvesség mérési eszközöket a tenziómétert és a volumetrikus szenzort egyszerre kell használni az igényes, takarékos öntözés vezérléséhez.

A tenzióméter a talaj kiszáradási oldalán bizonyul precíz mérőeszköznek, míg a volumetrikus talajnedvesség mérő a talaj nedves oldali határértékének érzékelésére használható szenzor. Tenzióméter a növény gyökereinek vízfelvételi erőkifejtését mutatja meg az adott talajszerkezetben és nedvesség tartalomnál. Növénytípusonként eltérő az a szívóerő, amelyet a növény stressz-mentesnek nevezhető tartományban kifejteni képes.

A volumetrikus szenzorok a tényleges víztartalmat mérik a talajban. Pontos és gyors mérések alapján lehet meghatározni használatukkal az öntözés leállításának szintjét, ahol még nem indul meg a vízleszivárgás és tápanyag kimosódás a talajban.

Precíziós öntözésvezérlés előnyei

Minden mezőgazdasági termelési célú öntözési beruházás alapja a megnövekedett hatékonyság vagy egyes esetekben a megnövekedett termésbiztonság, ami szintén egyfajta hatékonyságjavulási mutató. Amennyiben ismerjük a termesztett növény vízigényét, a talaj vízmegtartási jellemzőit, mérésekkel folyamatosan érzékeljük a termesztési körülményeket, elérhető, hogy a legkevesebb felhasznált vízzel a legnagyobb mennyiségű és/vagy legjobb minőségű termést takarítsunk be, azaz magas termelés hatékonyságot érjünk el.

forrás: smartgreen