A mezőgazdasági öntözés technológiája és gépei Mezőgazdasági munkagépek Gyatyel György
Bevezetés Az öntözés a mezőgazdálkodási kultúra egyik fokmérője. Az öntözéses gazdálkodás birodalmakat tett naggyá, fejlesztése talán hazánkra sem káros (Agronapló, XIII. évf. 2009/5. szám) ) Az öntözés, a mezőgazdaság egyik legfontosabb tevékenysége, amely nagyban befolyásolja a leendő termést. A száraz gazdálkodás költségei hosszú távon magasabbak az öntözésesnél. Magyarország öntözési statisztikái: (forrás ÁKI Stat és Esőztető öntözés, technológiai teszt 88) művelési ágak öntözött terület 1965 1970 1974 2004 2006 2007 2008 [1000 ha] [1000 ha] [1000 ha] [1000 ha] [1000 ha] [1000 ha] [1000 ha] Szántó 60 65 201 60 33,8 49,75 34,5 zöldség 24 25 30 27 16,7 23 24,5 gyümölcs na na na 4,8 3,8 5,1 7,5 gyep, rét, legelő 13 16 65 0,7 0,166 0,025 0,016 szőlő na na na 0,14 0,017 0,001 0,001 egyéb 3 3 11 0,95 0,76 7,8 1,1
Miért fontos az öntözés? A növényeknek a terméshozáshoz elegendő levegő, fény, hő, tápanyag és víz szükséges. Mit tudunk befolyásolni? Tápanyag Víz Túl sok károsodás Túl kevés károsodás A vízgazdálkodás fő feladatai: a vízkárok elhárítása: ár- és belvízvédelem, erózió elleni védekezés, vízhasznosítás: víztárolás, öntözés. Öntözéssel száraz időben is elérhetjük a megfelelő termést. fagyvédelem, kelesztés, minőségjavítás (pl. gyümölcsszínezés), tápanyagpótlás (Az öntözés gépei 5.sz., Dr Soós Pál. Mezőgazdaság munkagépek.)
Az öntözés célja A növénytermesztési terület vízkészletének növelése a növények jobb életfeltételeinek biztosítása érdekében. A növényzet kedvező vízfogyasztása érdekében a talaj nedvességtartalmát kell növelni, ezzel lehetővé tenni, hogy az aktív gyökérzónában a pórusok víz-levegő aránya kedvező legyen. a talaj tápanyag készletének növelése Trágyázó öntözéskor oldott, vagy folyékony műtrágya adagolásával és öntözővízzel együtti kijuttatásával érhető el. a növénytermesztési terület hőháztartási viszonyainak javítása. (pl frissítő öntözés a transpirációs zóna párahiánya ellen, fagyvédő öntözés a fagykárok ellen) káros anyagok talajból való eltávolítása. Talajjavító öntözés: káros sótartalom talajból való kimosására
Az öntözést befolyásoló tényezők A növények termesztéséhez szükséges vízmennyiség nagy részét a csapadék fedezi, de a vízellátás folyamatossága és a növényzet vízfelhasználása között mind mennyiségi, mind időbeli elosztást tekintve a növényfajonként és termőhelyenként t (talaj, éghajlat) jelentős eltérés é van, a talaj fizikai, kémiai jellemzői: pórustérfogat, talajnedvesség megengedhető alsó és felső határérték, víznyelőképesség, a talaj mélysége, valamint az aktív termőréteg vastagsága aktív gyökérzóna vastagsága (növényfajonként eltérő) aktív talajréteg: 0-80 cm Éghajlati és földrajzi adottságok napfény, hőmérséklet, szél, páratartalom, domborzat, szélhatás, az éghajlati összefoglaló értékelésére az úgy nevezett ariditási tényező (öntözésigényességi tényező) szolgál. ariditási index: A = P / C ahol P párolgás (mm), C - csapadék (mm) Öntözésigényességi index: Ö i =V öi /Vi,, ahol: V öi : öntözővíz-igény (mm) V i : növényi vízigény (mm). Ezek jellemezhetik a fajtaigényt, termőhelyi adottságot, évjáratot A vízigény kielégítő képesség a lehetőség összehasonlító értékelésének integrált mutatója.
Öntözési rend Az öntözési rend a víznorma és az öntözési forduló meghatározását jelenti, mely termőtájanként, növényenként, talajtípusonként, öntözőgépenként változik. Az öntözés hatékonysága nagymértékben az öntözés minőségétől függ az öntözővíz szétosztásának minőségétől az eső minősége, cseppenergiája, a talaj romboló hatása az eső intenzitása (később részletesebben), a talaj vízelnyelése közötti összhangtól az öntözővíz minőségétől (jellemzőiről később) Öntözési rend időparaméterei meghatározásához a következők ismerete szükséges: öntözés kezdőnapja, a terület et beöntözésének e időtartama, a, terület beöntözésének befejező időpontja az öntözési forduló, az öntözési fordulók közötti öntözési szünetek öntözési idény, A legnagyobb vízigényű hónapban 80%-os biztonsággal pótoljuk a csapadékhiányt, akkor az öntözési idény egy hónapjában az esetek 20%-ban jelentkezik a növényzetnél vízhiány
Öntözési rend Az öntözés kezdési idejének meghatározása Az érzékszervi módszer Műszeres módszer folyamatos mérése mintavételes megoldás Nedvességmérő szárítószekrény tenyészedény Az öntözővíz-szükséglet számítása: Az öntözővíz-szükségletet megkapjuk, ha a növények párologtatását növeljük a talajfelszín párolgásával valamint a veszteségekkel
Az öntözés talajt károsító hatásai Sótartalom Talajtömörödés Cserepesedés, kérgesedés Eróziók
Öntözési módok fő csoportok: felületi öntözés Árasztó öntözés Csörgedeztető öntözés Barázdás öntözés Altalajöntözés esőszerű öntözés Mikroöntözés
Esőztető öntözés technológiája Követelmények: a vízadag a növény igényének és a talaj vízkapacitásának megfelelően legyen szabályozható, takarékos energiafelhasználás, egyenletes vízelosztás, az öntözőberendezés mozgása és telepítése során minimális legyen a taposási kár, a lehető legkisebb legyen a talajszerkezet t rombolása, az iszaposodás és a növénydőlés, alacsony telepítési és üzemeltetési költség, aműködtetés ne igényeljen kvalifikált szakértelmet, alkalmas legyen a kora tavaszi és késő őszi fagyvédelemre, korrózióállóság. Az öntözőberendezés fő részei: szivattyú, csővezeték és szerelvényei, vízadagoló elemek, szórófejek. elektronika, vezérlés
Esőztető öntözőgépek felépítése Szivattyúk: Működési elv szerint a szivattyúk lehetnek Áramlástechnikai centrifugál szivattyú csavarlapátos szárnylapátos szivattyú. térfogatkiszorításos szivattyúk. Általános üzemi jellemzők Szívómagasság NPSH-ban megadva szivattyú tengelyteljesítménye szivattyú hasznos (manometrikus) teljesítménye hasznosított hidraulikai teljesítmény szivattyú hatásfok szivattyú fordulatszám a járókerék percenkénti körülfordulása. A szállítómagasság, a szívómagasság, a hasznos folyadékszállítás, a tengelyteljesítmény, a hidraulikus teljesítmény és a hatásfok a szivattyú megadott állandó fordulatszámához tartozik.
Esőztető öntözőgépek felépítése Csővezetékek és szerelvények A csővezetékek két csoportba sorolhatók: hordozható gyorskapcsolású csővezetékek beépített csővezetékek. Anyaguk szerint lehetnek: acéllemez alumínium Műszáltömlők műanyagcső Gyors csatlakozók: A)Perrot rendszerű ű b) hidroflex, c) bajonettzáras
Esőztető öntözőgépek felépítése Szórófejek Esőztető öntözésnél az öntözővizet szórófejek permetezik szét. A szórófejből a nyomás hatására kilépő vízsugár az örvénylés és a légellenállás hatására felbomlik, cseppek alakjában a talajra, illetve a növényzetre hull. A szórófejektől megköveteljük a megfelelő hatótávolságot, az egyenletes vízelosztást és az egyenletes cseppméretet
Esőztető öntözőgépek felépítése A hajtószerkezet nélküli körbejáró szórófejek Lengőkaros körbejáró szórófejek vízszintes lengőkaros függőleges lengőkaros.
Esőztető öntözőgépek felépítése A szórófejek jellemzői Üzemi nyomás (p) szórófej térfogatárama (q) Szórási sugár (R) körülfordulási idő Intenzitás (i) μ kifolyási tényező (elfogadható éték értéke 0930 0,93-0,98) 98) F- kilépő keresztmetszet g-nehézségi gyorsulás H-üzemi nyomás T- beöntözendő terület [m^2] A p - q jelleggörbe a szórófej előtti nyomást ábrázolja a térfogatáram függvényében a p - R jelleggörbék alakulása is, amely a szórási sugár és a nyomás közötti összefüggést ábrázolja
Esőztető öntözőgépek felépítése A szórási távolság alapvetően függ: nyomás nagyságától a fúvóka átmérőjétől a sugárcső vízszintessel bezárt hajlásszögétől a fúvóka szerkezeti kialakításától a szélviszonyoktól A p-r jelleggörbéből kiolvasható az R/p viszony, ami a cseppnagyságra utal, illetve az öntözhető növényzetre R/p viszony öntözés minősége növény fajta <10 nagyon finom eső virág, dohány 10-11 11 finom eső szántóföldi kultúrák 11-12 közepes finomságú eső lucerna, takarmánynövények 12-13 durva eső rétek, legelők >13 tartózkodni kell az öntözéstől -
Csévélhető szárnyvezetékes öntözőberendezés Két fő részegység Csődob csúszó szórófej állvány Csődob Felxibilis PE cső Vontatható alváz szórófej
Csévélhető szárnyvezetékes öntözőberendezés A szórófej állványt a rajta lévő szórófejjel együtt traktor vontatja a táblának a dobbal ellentétes végére, miközben letekeri a csövet a dobról. A függőleges lengőkaros szórófej szektoros öntözést végez. Általában 270-os szektorban öntöznek, hogy a szán száraz felszínen csússzon (ábra 1 helyzet). A dob lassú forgás közben feltekeri a csövet, amikor a szórófej a dobhoz ér, a dobot 180-kal átforgatják (ábra 2 helyzet) és a traktor kivontatja az öntözőszánt a tábla ellentétes oldalára (ábra 3 helyzet) és kezdődik az új sáv öntözése. Befejezés után a kábeldob egy munkaszélességgel előbbre áll az úton, rákapcsolják a következő hidránsra, és megkezdhető a szomszédos sáv öntözése. A hajlékony kábel jól igazodik a tábla domborulatához (20. ábrát).
Frontálisan haladó (lineár) öntözőberendezés A szárnyvezeték öntözés közben egyenes vonalban (lineár) áll és a csőre merőleges irányban frontálisan mozog a táblán Az előrehaladást a tartószerkezetet alátámasztó hajtott kerekek biztosítják A berendezés teljesen automatizált, kezelőszemélyzetet nem, csupán időszakos ellenőrzést igényel A lineáris esőztető berendezés előnyei: azonos nyomon jár minimális a taposási kár A csapadékeloszlás hossz és keresztirányban egyaránt igen egyenletes és a kiöntözhető vízadag jól igazítható a növény vízigényéhez Kicsi a nyomásigénye, alacsony az élőmunka felhasználás Hátránya jelentős beruházási költség!
Frontálisan haladó (lineár) öntözőberendezés A csövet kerekeken futó tartószerkezet hordozz Rácsos tartószerkezet (előfeszített) keréken eé e futó uó A alakú a árbocok támasztják alá. Típustól függően a cső talaj fölötti magassága 3,7-4,5 m, a tartószerkezet szabad magassága (a talajszint és a szerkezet legalacsonyabb pontja közötti távolság) pedig 2,92-3,72 m között változik A mereven kapcsolt, 40-55 m hosszúságban összeszerelt csőszakasz önálló szerkezeti egységnek tekinthető
Frontálisan haladó (lineár) öntözőberendezés csőátmérők: 125,158, 202 mm A szárnyvezetékek hossza egyoldali betáplálásnál 250-400m, kétoldalinál 830-1100m. a javasolt táblaszélesség 400-1200m, hossza pedig 1000-4000 m. A szórófejek nyomásigénye 1,3-1,4 bar. A szórófejek lehetnek a cső tetején, vagy lefelé lógó csőre erősítve, hogy a talajhoz közelebb legyenek. A vízellátás hidránsról, vagy a mozgás irányával párhuzamos csatornából történik. Hajtás: A 90-220 kw dízel motor a szivattyú (centrifugál szivattyúk, p=4-6bar; Q=500-900 m 3 /h) áramfejlesztő hajtását. (villamos motorok teljesítménye 0,75-1,1 kw.) a haladási irányban tartására a hidráns sorral párhuzamosan kifeszített sodronykötél, vagy indukciós kábel, vagy vezetőbarázda szolgál. Az árbocokon vannak az egyes tagok mozgatását végző villanymotorok és hajtóművek
Frontálisan haladó (lineár) öntözőberendezés Csatornáról táplált öntözőberendezés Hidránsról táplált öntözőberendezés központi tagra szerelt a motor, ami csak az áramfejlesztőt hajtja. A vízkivétel az öntözendő tábla hossztengelyében lefektetett felszínalatti csőhálózat hidránsairól történik. a tábla végéhez érve 180 fokkal átfordítható, és az öntözést ellenkező irányban haladva a hidránssor túlsó oldalán folytatja. Kombinált mozgásmódú öntözőberendezések kialakításuk lehetővé teszi a csőirányú áttelepítést. A csőirányú vontatáshoz a berendezés kerekeit 90o-kal el kell forgatni. Rendeltetésük megegyezik az előzőekkel
Körbe szóró öntözőberendezések Megkülönböztetünk Forgózsámolyos körbe forgó berendezéseket hasonlóak a lineáris öntözőberendezéséhez A járószerkezetek meghajtását villanymotor, vagy hidromotor végzi. A szárnyvezeték egyenesben tartását mechanikus, hidraulikus vagy fotocellás vezérlés biztosítja. A szárnyvezetékek hossza 400-600 m. A berendezés egy körülfordulás alatt 20-30 mm csapadékot biztosít, ezért a körülfordulások számát a vízborítás igénynek megfelelően kell meghatározni. A következő állásba a csővezetéket traktorral lehet átvontatni. hátránya a beöntözött kör átmérőjével azonos oldalú négyzet területének csak a 78,5%-át fedi le, ui. 4r 2 /r 2 = 0,785).
Körbe szóró öntözőberendezések Nebraska Central Pivot
Körbe szóró öntözőberendezések a négyzetbe szóró körbejáró szárnyvezeték. A körbejáró vezetéknek a külső 80-90 m-ét visszahajtható, ami közel négyzet alakú (90%-nál nagyobb fedettség) terület t beszórását biztosítja. A szárny visszahajtása a tereptárgyak kikerülését is lehetővé teszi. A mai korszerű berendezésekkel beszórható területek alakját A tervezésnél figyelembe kell venni, hogy a növénytermesztéssel kapcsolatos gépi munkákat (talajművelés, vetés, növényápolás, növényvédelem, betakarítás) az öntözőberendezés hordozótornyinak körpályán tömörített keréknyomai akadályozhatják.
Lineár-, és körbejáró öntözőberendezések járószerkezetei
Esőztető öntözőgépek elektronikus berendezései A lineár és korbeforgó öntözőgépek haladásáért, öntözött vízmennyiség adagolásáért is elektronikus vezérlés felel Körbejáró öntözőgép esetében a beöntözendő terület alakja is beállítható Az öntöző automatikák egyik legfontosabb feladata az öntözési idő ütemezése, fejlett öntözés támogató szoftverek, ezen kívül az öntözési nyomás, intenzitás, haladó, forgó berendezéseknél a sebességük is szabályozás talajnedvesség érzékelő esőérzékelő Víztakarékos öntözés előtérbe helyezésével é l a mikro-, parköntöző ő telepek esetében a kortyonkénti (soak) öntözési elv kerül alkalmazásra. Ehhez a vezérlőn kívül szükséges egy vagy több, pontos talajnedvesség érzékelő
Mikroöntöző berendezések kis nyomás mellett kis intenzitással közvetlenül a növény közelébe juttatják az öntözővizet. Fontosabb előnyei takarékos vízhasználat kis párolgási és elszivárgási veszteség kis energiaigény, a növény vízigénye pontosan és a megfelelő időben kielégíthető, lejtős területen is alkalmazható. A berendezések a következő csoportokba sorolhatók: felszín alatti mikroöntözés az öntözővizet szállító csöveket és vízadagoló elemeket a növényzet gyökérzónájában helyezik el. csepegtető öntözés a víz az adagoló elemekből cseppenként jut ki a növényzet közelébe. vízsugaras öntözés a víz, sugár alakjában jut a növényzetre, vagy a talaj felszínére. Hazánkban a csepegtető és a vízsugaras öntözés terjedt el.
Mikroöntöző berendezések A fontosabb szerkezeti részek: vízadagoló testek szárnyvezetékek szivattyúk víztisztító készülékek Járulékos részei a mérőműszerek, a műtrágyaoldók és adagolók, valamint az automatizálás eszközei. Csepegtetőtestek Az öntözővizet átvezető szakasz formája alapján megkülönböztetünk furatos járatos legelterjedtebb nyomáskiegyenlítő öntisztító csepegtető testeket. Nyomásigényük általában 1 bar körül van. furatos csepegtetőtestet e ő es e a szárnyvezetékbe vágott menetbe lehet behajtani
Mikroöntöző berendezések járatos csepegtetőtesteknek többféle változata van. Mikro jet adagoló két vagy több nyíláson keresztül sugár formában lép ki. A nyílások számától és elhelyezésétől függően a vízadagoló elem teljes körben vagy szektorban juttatja j ki a vizet. A kétnyílásút pl. két szomszédos szőlő- vagy bogyósnövénynél, a soknyílású körkörös fejet sűrűállományú zöldségféléknél lehet használni.
Mikroöntöző berendezések A szárnyvezeték vékony műanyag cső, ezen vannak a csepegtető testek A szárnyvezetékek csövét úgy kell megválasztani, hogy anyaga elég rugalmas legyen ahhoz, hogy a csepegtetőtest vízhatlanul beilleszthető legyen, továbbá elég hajlékony legyen ahhoz, hogy orsóra lehessen tekercselni és végül ellenálljon a fagy és a napsugárzás hatásainak. A betétek cseréjével változtatható a szóráskép, a cseppméret, és a kiadagolt folyadék mennyiség
Mikroöntöző berendezések kiválóan alkalmas különböző automatikák, jelző és szabályozóberendezések alkalmazására. lehetőség van a számítógépes irányításra. Automatikus üzemmódban a számítógép bekéri a működési feltételekhez szükséges adatokat,a meteorológiai és talajadatokat. A talajnedvesség és a növény vízigénye, valamint a szárnyvezetékek paraméterei alapján parcellánként meghatározza az öntözési időt. Elvégzi a távvezérelt szelepek nyitását, zárását.
Mikroöntöző berendezések A csepegtető öntözést területe: gyümölcsösök szőlők Zöldségfélék Előnyei Üvegházak és fóliasátrakban is kiválóan alkalmazható. A csepegtető öntözéssel a műtrágyák is kiadagolhatók A szárnyvezetékek közötti szárazon maradó sáv még öntözés közben is lehetővé teszi a talajmunkákat. kevesebb a gyom és nincs talajcserepesedés. A helyesen megtervezett csepegtető öntözőberendezés azonos vízadaggal látja el az állomány minden egyedét, tekintet nélkül a szélre, vagy a terület lejtésére. Hátrányok Szántóföldi körülmények között nem alkalmazható A vizet gondosan tisztítani kell Lerakódások eltömhetik a kisméretű keresztmetszeteket. Alkalmazásának költségei itt mindig kisebbek más öntözési módszerekénél.
A fejlesztés iránya, összefoglalás Cél az öntözés hatékonyságának fokozása, a gépek élettartamának bővítése, megőrzése. Az öntözés eszközeinek egységesítése folyamán elsősorban a vízkivétel, és a vízszállítás eszközeinek tipizálására van szükség. A vízellátás területén a kis keresztmetszetű, duzzasztott, szilárd burkolattal ellátott csatorna. Terepakadályok kikerülésére alkalmas osztott rendszerű berendezés használata. Egyedi telepítésű berendezésnél az automatika tápfeszültségének napelemről történő biztosítása. Csoportosan telepített öntözőberendezésekből álló, központi helyről irányított automatikus öntözőrendszer. A hazai gyakorlatban a felsoroltakat ezideig nem alkalmazták költségességük, bonyolultságuk miatt, vagy pedig azért, mert bevezetésüket természeti körülmények nem indokolták. Az eddigi üzemeltetés tapasztalatai alapján a fejlesztés irányát a következőkben lehet meghatározni: az alkalmazástechnika finomítása az öntözés eszközeinek egységesítése az öntözésszervezés fejlesztése. közvetlen érzékelésen alapuló öntözésirányító rendszer, amely alkalmazásával a már meglévő és a közeljövőben kiválasztásra és telepítésre kerülő berendezések egyaránt automatikusan végezhetik az önözést A jó minőségű, a növény változó vízigényét és a talaj tulajdonságait figyelembe véve végzett öntözésnek a környezetterhelés csökkentése és a termőföld védelme szempontjából is döntő jelentősége van.
Irodalomjegyzék Idézett irodalom: 1. Az öntözés gépei 5.sz. [szerző] Dr Soós Pál. Mezőgazdaság munkagépek. 2. Bertók, János. Öntözőgépek. MG gépszerkezet. Budapest : ismeretlen szerző, 6.1.. kötet. kézirat. 3. Vízszétosztó berendezések és az öntözés minőségét befolyásoló környezeti tényező. Dr. Cserhidy, Attila. Kiskunhalas : Agrárágazat, 2006- Április. 4. Az öntözési rend. Tóth, Árpád. hely nélk. : Magyar öntözési egyesület. 5. Esőztető öntözőrendszer tervezése, telepítése. Tóth, Árpád. Agrárágazat : Agrárágazat, 2006., 2006-06-25. kötet. 6. Körbenjáró öntözőberendezések. Cserhidy, Attila. internet : Agrárágazat, 2006., 2006. augusztus. kötet. Felhasznált irodalom: Csekő G. Szalai Gy. (1983): Módszer a szélhatás csökkentésére esőztető öntözésnél. Hidrológiai Közlöny, Bp. 3.sz. 114-121.p. Cselőtei L. (1962): Kertészeti növények öntözése. MTA. Agr.Oszt.Közl. XX. K. 1-2. Akadémiai K. Bp. Dr. Lipták F. (1973): Esőztető szórófejek hidraulikai és üzemi kérdései. Kézirat. MEFI, Budapest. Szabó D. (1975): Gépesített áttelepítésű esőztető öntözőberendezések. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. Szabó D. Cserhidy A. (1975): Nagy hatósugarú szórófejekkel üzemelő öntözőberendezések vizsgálata. Mezőgazdasági Gépesítési tanulmányok. MGI. Gödöllő. Cserhidy A. (1987): Öntözőberendezések szerkezeti kialakításának hatása az öntözés minőségére. MTA-MÉM AMB. Kut. fejl. tanácskozás. GATE- MÉMMI, Gödöllö. Cserhidy A. Nagy I. (1990): Esőztetögépek alkalmazása, Magyar Mezőgazdaság. 45/23. Internetes források: http://www.agraragazat.hu http://www.agroforum.hu http://www.mezohir.hu www.agronaplo.hu http://www.nebraskairrigation.com/ the Natural Resources Conservation Service (NRCS) Nebraska: http://www.ne.nrcs.usda.gov/technical/irrigation.html
Köszönöm a figyelmet!