Precyzyjne nawadnianie w uprawie jabłoni i gruszy

W warunkach Polski podstawowym źródłem wody dla roślin uprawianych w polu są opady atmosferyczne. Niestety ich wielkość i rozkład w czasie jest często nie wystarczający dla uprawy nie tylko roślin jednorocznych ale także drzew i krzewów owocowych. Ze względu na przebieg pogody oraz intensyfikację produkcji nawadnianie staje się zabiegiem koniecznym. Ostatnia dotkliwa susza na terenie całego kraju wystąpiły w latach 2015, 2018 i 2019. A w roku bieżącym opinię że będzie to rok „ suszy stulecia” ogłoszono już w kwietniu. Co prawda zima była bezśnieżna a w marcu i kwietniu opadów było bardzo mało to jednak okazało się że rok 2020 w wielu rejonach kraju charakteryzował się wysoką ilością opadów. Nie zmienia to jednak faktu że obserwujemy wyraźny wzrost temperatury powietrza a więc wzrost potrzeb wodnych roślin. Jedynym sposobem dla uniezależnienia się od zagrożenia suszą jest nawadnianie lub ograniczenie ewaporacji przez stosowanie ściółek. Niestety w przypadku przedłużającej się suszy zastosowanie ściółki jest zazwyczaj mało skuteczne.

Żeby nawadniać trzeba mieć odpowiednią ilość wody ale niestety w wielu rejonach kraju jej dostępność jest ograniczona. Nic nie wskazuje, że nasza sytuacja klimatyczna się poprawi a więc powinniśmy oszczędzać wodę i skoncentrować na zwiększeniu efektywności nawadniania. Celem jest uzyskanie jak największej zwyżki plonu w sadach nawadnianych przy zastosowaniu jak najmniejszych dawek wody. Żeby oszczędzać wodę nawadnianie należy prowadzić precyzyjnie tzn. nawadniać tylko w miarę potrzeb tak aby kontrolować wilgotność gleby w najbardziej aktywnej strefie korzeniowej roślin. W praktyce możemy stosować kryteria klimatyczne (szacujemy potrzeby wodne na podstawie mierzonych danych meteorologicznych) lub glebowe (nawadniamy na podstawie pomiarów wilgotności gleby). Niestety ponad 80% sadowników nawadnia „na oko „(dane ankietowe).

Ewapotranspirację możemy szacowane za pomocą automatycznych stacji meteorologicznych lub aplikacji zlokalizowanych na platformach internetowych. Równolegle rozwijane są systemy automatyki sterujące nawadnianiem w oparciu o rzeczywiste pomiary parametrów glebowych.

Aby ułatwić sadownikom praktyczne stosowanie integrowanego nawadniania w Instytucie Ogrodnictwa w ramach Programu Wieloletniego 2015-2020 zadania 3.1 – „Rozwój wodo i energooszczędnych technologii upraw ogrodniczych” prowadzimy internetowy serwis nawodnieniowy pod nazwą „Internetowa Platforma Wspomagania Decyzji Nawodnieniowych”. Adres strony: http://www.nawadnianie.inhort.pl. Serwis poświęcony jest nawadnianiu wszystkich rodzajów upraw ogrodniczych. Zawiera on między innymi aplikacje obliczeniowe służące do wyznaczania potrzeb wodnych roślin na podstawie danych meteorologicznych. Potrzeby wodne jabłoni i gruszy można oszacować za pomocą aplikacji: Ewapotranspiracja i Nawadnianie: Rośliny Sadowniczych www.nawadnianie.inhort.pl/eto.

Kiedy mamy już dane o ewapotranspiracji (obliczone na platformie internetowej lub wyznaczone przez stację meteorologiczną potrzeby wodne roślin sadowniczych wyznaczamy w aplikacji „Potrzeby nawadniania” umieszczonej w zakładce „Nawadnianie – rośliny sadownicze” http://www.nawadnianie.inhort.pl/potrzeby-nawadniania-rs.

Bardzo ważnym jest także ustalenie maksymalnej jednorazowej dawki wody. Użytkownicy systemów nawodnieniowych powinni ustalić empirycznie, lub oszacować maksymalną jednorazową dawkę wody tak, aby glebę zwilżać tylko na głębokość zalegania najbardziej aktywnej strefy. Określić rzeczywistą głębokość zwilżenia gleby powinniśmy poprzez wykonanie odkrywki profilu glebowego i obserwację jak głęboko przesiąka woda po zastosowaniu określonej dawki nawadniania. Możemy tu także wykorzystać czujniki do pomiaru wilgotności gleby. Symulację przepływu wody przy stosowaniu nawadniania kroplowego w różnych rodzajach gleb można przeprowadzić na platformie internetowej za pomocą aplikacji :Zasięg zwilżania www.nawadnianie.inhort.pl/gleba/118-zasieg-zwilzania. Po wyborze typu gleby, wydatku emitera kroplowego i czasu nawadniania otrzymujemy graficzny obraz szacowanego obszaru zwilżenia gleby. Na rysunku (1) przedstawiono symulacje pionowego zasięgu wody dla różnych typów gleb przy 6 godzinnym nawadnianiu i wydatku emitera 1,6 l/h.

Rys. 1. Symulacja pionowego przesiąkania wody dla gleby bardzo lekkiej (a), lekkiej (b) i ciężkiej (c) po 6 godzinnym nawadnianiu kroplowym emiterami o wydatku 1.6 litra na godzinę.

Alternatywą lub uzupełnieniem dla metod opartych o analizę danych klimatycznych są techniki wykorzystujące pomiary parametrów glebowych. Chcąc podejmować decyzję o konieczności nawadniania na podstawie pomiarów wilgotności gleby czujniki pomiarowe należy umieścić w strefie korzeniowej roślin na głębokości zalegania głównej masy korzeniowej w obszarze gdzie działanie systemu nawodnieniowego ma wpływ na zmiany wilgotności. Nowoczesne czujniki glebowe (fot. 1) mierzą nie tylko wilgotność ale także temperaturę i zasolenie gleby dzięki czemu użytkownik może precyzyjniej sterować nie tylko nawadnianie ale także nawożeniem. Umieszczenie w jednej sondzie pomiarowej czujników na różnych poziomach pozwala na monitorowanie parametrów glebowych na kilku głębokościach profilu glebowego. Uzyskane w ten sposób informacje pozwalają między innymi na obiektywną ocenę efektywności opadów oraz ich wpływu na wymywanie składników mineralnych w głąb gleby. Wymienione kryteria nawadniania mogą być stosowane rozdzielnie lub łącznie. W zależności od potrzeb nawadnianej uprawy i posiadanych rozwiązań technicznych może to być przykładowo:

• określanie częstotliwość i dawki wody na podstawie szacowanej ewapotranspiracji przy wspomaganiu się okresowymi pomiarami wilgotności gleby.

• nawadnianie na podstawie ciągłych pomiarów wilgotności

Fot. 1. Bezprzewodowy czujnik pomiaru wilgotności, temperatury i zasolenia gleby                           

Kolejnym etapem wdrażania precyzyjnego nawadniania jest zastosowanie automatycznego sterowania na podstawie pomiarów wilgotności gleby. Obecne osiągnięcia telemetrii pozwalają nie tylko na bezprzewodowe przesyłanie danych o parametrach glebowych ale także zdalną kontrolę pracy zaworów(Fot.2). W ramach projektu eSad z powodzeniem przetestowaliśmy bezprzewodowe sterowanie nawadnianiem jabłoni i gruszy w Sadzie Pomologicznym Instytutu Ogrodnictwa w Skierniewicach.

Fot. 2. Bezprzewodowy sterownik nawadniania

                                                                                                                                             Prof. dr hab. Waldemar Treder

                                                                                                                                             Instytut Ogrodnictwa Skierniewice

Artykuł został wygłoszony podczas konferencja online pt. "Nawadnianie upraw sadowniczych"  zorganizowanej przez Kujawsko-Pomorski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Minikowie, 18 listopada 2020