Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος, Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών

Παρουσίαση με θέμα: "Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος, Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος, Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών
ΑΠΟΔΟΤΙΚΗ ΧΡΗΣΗ ΝΕΡΟΥ ΣΤΗ ΓΕΩΡΓΙΑ: ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΡΔΕΥΣΗΣ, ΕΛΛΕΙΜΑΤΙΚΗ ΑΡΔΕΥΣΗ ΚΑΙ ΚΙΝΔΥΝΟΙ ΓΙΑ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Ν.Β. Παρανυχιανάκης Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πολυτεχνείο Κρήτης Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Ξάνθη

2 Αντικείμενα Παρουσίασης
Εισαγωγή σε βασικά θέματα αρδεύσεων με σκοπό τη: Αποδοτική χρήση του αρδευτικού νερού Περιορισμό περιβαλλοντικών επιπτώσεων

3 ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ
ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΩΝ ΑΠΑΙΤΗΣΕΩΝ ΣΕ ΑΡΔΕΥΣΗ ΤΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

4 Σπουδαιότητα Άρδευσης
Μη επαρκή διαθεσιμότητα νερού αποτελεί τον κύριο περιοριστικό παράγοντα της γεωργικής παραγωγής παγκοσμίως. Ιδιαίτερα σε περιοχές με (ημί)ξηρο κλίμα η απόκτηση οικονομικά αποδεκτής παραγωγής είναι αδύνατη χωρίς την εφαρμογή συμπληρωματικής άρδευσης. Η συνεισφορά της άρδευσης στην παραγωγή ήταν γνωστή από την αρχαιότητα και δεν είναι τυχαίο ότι αρκετοί πολιτισμοί βασίσθηκαν εν μέρει στην ανάπτυξη συστημάτων άρδευσης. Για παράδειγμα οι αρχαίοι πολιτισμοί στην Μεσοποταμία ανάπτυξαν ένα σύνθετο δίκτυο καναλιών στους ποταμούς Τίγρη και Ευφράτη για την άρδευση των καλλιεργειών.

5 Σπουδαιότητα Άρδευσης (2)
Κατά την διάρκεια του 20ου αιώνα οι αρδευόμενες γεωργικές εκτάσεις αυξήθηκαν σημαντικά σε αρκετές περιοχές του κόσμου συμπεριλαμβανομένων των 17 πολιτειών των ΗΠΑ. Η συνολική έκταση των αρδευόμενων εκτάσεων εμφανίζεται να έχει φτάσει το μέγιστό της 210 εκατ. εκτάρια που αντιστοιχούν στο 15% της γεωργικής γης. Η υψηλή παραγωγικότητα των αρδευόμενων καλλιεργειών αποδεικνύεται από το γεγονός ότι παράγουν το 40% της γεωργικής παραγωγής.

6 Έδαφος και Νερό Η ποσότητα του νερού που περιέχεται ανά μονάδα μάζας ή όγκου εδάφους και η ενεργειακή του κατάσταση έχουν καθοριστικό ρόλο στην αύξηση των φυτών και των μικροοργανισμών του εδάφους. Πλήθος άλλων ιδιοτήτων εξαρτώνται από το περιεχόμενο του εδάφους σε νερό (πλαστικότητα, συμπίεση, η διατρητικότητα). Σε αργιλώδη εδάφη η προσθήκη ή απώλεια νερού στο έδαφος αλλάζει το πορώδες του εδάφους, το φαινόμενο ειδικό βάρος καθώς και την κατανομή των πόρων. Το περιεχόμενο του εδάφους σε νερό καθορίζει το περιεχόμενο του εδάφους σε αέρα, την εναλλαγή αερίων από το έδαφος, την αναπνοή της ρίζας και επιδρά και στις χημικές του ιδιότητες. Η φυσικο-χημική κατάσταση του εδαφικού νερού χαρακτηρίζεται από την ελεύθερη ενέργεια ανά μονάδα μάζας που ορίζεται ως υδατικό δυναμικό καθώς και από τα επιμέρους συστατικά του υδατικού δυναμικού.

7 Φαινόμενο Ειδικό Βάρος
Το ειδικό βάρος της στερεάς φάσης του εδάφους, μετά από ξήρανση, ονομάζεται πραγματικό ειδικό βάρος του εδάφους και είναι σχετικά σταθερό για όλα τα ορυκτά εδάφη με εύρος διακύμανσης από g/cm3. Το ειδικό βάρος του εδάφους συμπεριλαμβανομένων και των με αέρα γεμάτων πόρων καλείται φαινόμενο ειδικό βάρος (ASW) . Το ASW και το πραγματικό ειδικό βάρος εδάφους (SWS) συνδέονται με την σχέση: ASW= (1-n)SWS n: πορώδες του εδάφους

8 Η Υδατοικανότητα του Εδάφους
Ορίζεται η υγρασία που συγκρατεί ένα ομοιογενές και βαθύ έδαφος μετά από την απομάκρυνση του ελεύθερου νερού έδαφος. Η υδατοικανότητα αποτελεί το πάνω όριο της χρήσιμης στα φυτά εδαφικής υγρασίας. Ο προσδιορισμός της υδατοικανότητας ενός εδάφους γίνεται με την μέτρηση της εδαφικής υγρασίας που αντιστοιχεί σε αυτή. Η τάση της εδαφικής υγρασίας που αντιστοιχεί στην υδατοικανότητα δεν είναι η ίδια για όλα τα εδάφη. Ενδεικτικές τιμές τάσης εδαφικής υγρασίας σε διαφορετικούς τύπους εδαφών Υφή εδάφους Τάση στην υδατοικανότητα (cm) αμμώδες 60 αμμοπηλώδες 100 ιλυοπηλώδες 300 αργιλώδες 600

9 Το Σημείο Μόνιμης Μάρανσης
Το κάτω όριο της διαθέσιμης για τα φυτά εδαφικής υγρασίας καλείται σημείο μόνιμης μάρανσης (ΣΜΜ). Στο σημείο αυτό, τα φυτά δεν μπορούν να προσλάβουν το νερό που χρειάζονται από το έδαφος με αποτέλεσμα να χάνουν την σπαργή τους και να αρχίζει η μάρανση. Το ΣΜΜ δεν είναι σταθερό αλλά εξαρτάται από την σύσταση του εδάφους, το είδος της φυτικής βλάστησης και τις κλιματικές συνθήκες. Ως συνέπεια, η τάση της εδαφικής υγρασίας που αντιστοιχεί στο ΣΜΜ κυμαίνεται από 7 έως 32 bar. Πρέπει να σημειωθεί ωστόσο ότι διαφορές στην τάση που αντιστοιχεί στο ΣΜΜ δε συνεπάγονται στην πραγματικότητα σημαντική διαφορά στην περιεχόμενη υγρασία. Ως αντιπροσωπευτική τιμή λαμβάνονται τα 15 bar. Στο ΣΜΜ η ανάπτυξη των φυτών παρεμποδίζεται ολοκληρωτικά, ενώ τα φυτά μπορούν να προσλάβουν το απαραίτητο νερό που θα τα κρατήσει στη ζωή. Περαιτέρω μείωση της εδαφικής υγρασίας οδηγεί σε ξήρανση των φυτών. Το όριο της εδαφικής υγρασίας κάτω από το οποίο τα φυτά ξηραίνονται καλείται σημείο έσχατης μάρανσης.

10 Διαθέσιμη - Ωφέλιμη Εδαφική Υγρασία
Κατά τον σχεδιασμό και την πρακτική των αρδεύσεων δεν μας ενδιαφέρει το ολικό ποσό της εδαφικής υγρασίας και το βάθος του εδάφους, αλλά η υγρασία μεταξύ της υδατοικανότητας και του ΣΜΜ στο βάθος της ζώνης του ριζοστρώματος. Η υγρασία αυτή αποτελεί την διαθέσιμη υγρασία και υπολογίζεται από την σχέση: Όπου, ASM: η διαθέσιμη υγρασία (mm) FC: η υδατοικανότητα του εδάφους (% dw) PWP: το σημείο μόνιμης μάρανσης (% dw) ASW: το φαινόμενο ειδικό βάρος (αδιάστατο) RD: το βάθος του ριζοστρώματος (m) Η παραπάνω σχέση είναι φανερό ότι βρίσκει εφαρμογή σε ομοιόμορφα εδάφη, σε αντίθετη περίπτωση η διαθέσιμη εδαφική υγρασία υπολογίζεται για κάθε στρώση χωριστά.

11 Υδατοικανότητα, ΣΜΜ, Διαθέσιμη και Ωφέλιμη Υγρασία

12 Καθαρές και Ολικές Ανάγκες Άρδευσης Καλλιεργειών
Το απαραίτητο νερό για τις καλλιέργειες μπορεί να προέρχεται από τις ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις, νερό αποθηκευμένο στο έδαφος, το υπόγειο νερό και την εφαρμογή άρδευσης. Μέρος της βροχόπτωσης μπορεί να χαθεί λόγω επιφανειακής απορροής, βαθιάς διήθησης και εξάτμισης. Το ποσό που απομένει αποτελεί την ωφέλιμη βροχόπτωση (Pe) που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τις καλλιέργειες. Το ποσοστό αυτό εξαρτάται από χαρακτηριστικά της βροχής και του εδάφους. Το υπόγειο νερό (Gw) μπορεί να συμβάλει στην κάλυψη των αναγκών των καλλιεργειών σε νερό σε περίπτωση που η υπόγεια στάθμη βρίσκεται σε σχετικά μικρό βάθος και οι ιδιότητες του εδάφους ευνοούν την ανύψωση του νερού. Σε περίπτωση που οι παραπάνω πηγές νερού δεν επαρκούν να καλύψουν τις απώλειες της εξατμισοδιαπνοής είναι αναγκαία η εφαρμογή συμπληρωματικού νερού για την κανονική ανάπτυξη των καλλιεργειών. Οι καθαρές ανάγκες των καλλιεργειών για άρδευση (In) μπορούν να υπολογιστούν από την παρακάτω σχέση: In= ETc-(Pe+Gw+SM) όπου, ETc: η εξατμισοδιαπνοή SM: το αποθηκευμένο στο έδαφος νερό

13 Ανάγκες για Έκπλυση Αλάτων
Εκτός από τις καθαρές ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό, πρόσθετες ποσότητες νερού απαιτούνται συχνά για την έκπλυση των αλάτων που συσσωρεύονται στη ριζόσφαιρα και την κάλυψη των απωλειών νερού κατά την μεταφορά και εφαρμογή του. Ο υπολογισμός της ποσότητας νερού που απαιτείται για την απομάκρυνση των αλάτων κάτω από τα όρια του ενεργού ριζοστρώματος γίνεται με τη βοήθεια του συντελεστή έκπλυσης (LR). Ο συντελεστής αυτός αντιπροσωπεύει την ελάχιστη ποσότητα νερού εκφραζόμενης ως ποσοστό της ET της καλλιέργειας που πρέπει να διηθηθεί κάτω από την ζώνη του ριζοστρώματος και μπορεί να προσδιοριστεί από την σχέση: LR= EC+-(5ECs-ECw) όπου, ECw: η ηλεκτρική αγωγιμότητα του αρδευτικού νερού (mmhos/cm) ECs: η ηλεκτρική αγωγιμότητα του εκχυλίσματος κορεσμού (mmhos/cm) που αντιστοιχεί σε μια καλλιέργεια και το επιθυμητό επίπεδο απόδοσης της

14 Ανάγκες για Έκπλυση Αλάτων (2)
Η παραπάνω σχέση βρίσκει εφαρμογή όταν το αρδευτικό νερό εφαρμόζεται με επιφανειακές μεθόδους ή καταιονισμό και αφορά εδάφη με αμμοπηλώδη εώς και αργιλοπηλώδη σύσταση. Υπό συνθήκες στάγδην άρδευσης ο συντελεστής έκπλυσης δίδεται από την σχέση: LR= ECw/3EC50 EC50= η EC του εκχυλίσματος κορεσμού (mmhos/cm) που αντιστοιχεί σε απόδοση 50% της καλλιέργειας. Πρέπει να τονισθεί ωστόσο, ότι οι παραπάνω σχέσεις βρίσκουν εφαρμογή σε ιδανικές συνθήκες όταν δηλαδή η έκπλυση είναι 100%. Η αποδοτικότητα έκπλυσης κυμαίνεται από % εξαρτόμενη από τα χαρακτηριστικά του εδάφους.

15 Απώλειες Άρδευσης Απώλειες νερού μπορούν να παρατηρηθούν κατά την μεταφορά και την εφαρμογή του νερού στον αγρό με συνέπεια να απαιτούνται πρόσθετες ποσότητες νερού για την ικανοποίηση των αρδευτικών αναγκών των καλλιεργειών. Για τον υπολογισμό των απωλειών νερού και την προσαρμογή της εφαρμοζόμενης ποσότητας χρησιμοποιείται ο συντελεστής αρδευτικής αποδοτικότητας. Η αποδοτικότητα του δικτύου μεταφοράς (E1) δίδεται από την σχέση: E1= Qs/Qin Qs: η ποσότητα νερού που φθάνει στις υδροληψίες Qin: η ποσότητα νερού που παροχετεύτηκε στην πηγή τροφοδοσίας του δικτύου Η αποδοτικότητα του δικτύου εφαρμογής(E2) δίδεται από την σχέση: E2= Qf/Qs Qs: η ποσότητα νερού που παροχετεύτηκε στην υδροληψία του αγωγού εφαρμογής Qf: η ποσότητα του νερού που φθάνει στην αρχή του χωραφιού Η αποδοτικότητα του εφαρμογής του αρδευτικού νερού (Εf) δίδεται από τον λόγο του νερού που αποθηκεύτηκε στο έδαφος (Ms) και αυτού που εφαρμόζεται στον αγρό και δίδεται από την σχέση: Eφ= Μs/Qf Η αποδοτικότητα διανομής του νερού (Ed) δίδεται από την σχέση: Ed= E1*E2

16 Ολικές Ανάγκες Καλλιεργειών
Η ποσότητα νερού που δίδεται με την άρδευση πρέπει επομένως να καλύπτει τις καθαρές ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό (In), τις απαιτούμενες ποσότητες για έκπλυση και τις απώλειες μεταφοράς και εφαρμογής. Η ποσότητα αυτή αντιπροσωπεύει τις ολικές σε νερό ανάγκες (It) και υπολογίζεται με τη σχέση: It= In/E(1-LR)

17 Βάθος, Διάρκεια και Εύρος Άρδευσης
Όταν η ωφέλιμη υγρασία ενός χωραφιού εξαντληθεί πρέπει να αναπληρωθεί με άρδευση, εφόσον σκοπός μας είναι η κανονική απόδοση των καλλιεργειών. Το βάθος άρδευσης (dn) είναι το ύψος νερού ίσο με την ωφέλιμη υγρασία και υπολογίζεται από τη σχέση: Η διάρκεια άρδευσης είναι ο χρόνος που απαιτείται για να εφαρμοσθεί στον αγρό ύψος νερού ίσο με το βάθος άρδευσης και είναι συνάρτηση της διηθητικότητας του εδάφους. Το εύρος άρδευσης (I) είναι το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών αρδεύσεων και είναι συνάρτηση του βάθους άρδευσης και του ρυθμού εξατμισοδιαπνοής. Ι= dn/ETc σε ημέρες

18 Πρόγραμμα Άρδευσης Με το πρόγραμμα άρδευσης καθορίζονται:
ο αριθμός αρδεύσεων την βλαστική περίοδο οι ημερομηνίες άρδευσης το ύψος κάθε άρδευσης Ο σχεδιασμός ενός αρδευτικού προγράμματος θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις μεταβολές όλων των παραμέτρων που καθορίζουν το ισοζύγιο υγρασίας και περιλαμβάνει τα παρακάτω στάδια. Υπολογισμός καθαρών αναγκών σε άρδευση για το θεωρούμενο χρονικό διάστημα Εκτίμηση της ελάχιστης επιτρεπόμενης υγρασίας του εδάφους που αποτελεί το κάτω όριο της ωφέλιμης υγρασίας. Υπολογισμός της ωφέλιμης υγρασίας για το θεωρούμενο χρονικό διάστημα. Υπολογισμός του χρόνου εφαρμογής άρδευσης με βάση τα προαναφερόμενα και θεωρώντας καθαρό βάθος άρδευσης ίσο με την ωφέλιμη υγρασία.

19 Διαπνοή Η διαπνοή είναι υπεύθυνη για την μετάβαση των μορίων του νερού, που βρίσκονται μέσα στον φυτικό ιστό, σε υδρατμούς. Τα φυτά χάνουν το νερό κυρίως διαμέσου των στοματίων. Στην πραγματικότητα μόνο ένα μικρό μέρος του νερού χρησιμοποιείται για την ικανοποίηση των βιοχημικών αναγκών των φυτών και το υπόλοιπο εξέρχεται στην ατμόσφαιρα. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την διαδικασία της διαπνοής είναι εκείνοι της εξάτμισης και επιπλέον, το είδος της καλλιέργειας, η γεωργική πρακτική.

20 Εξατμισοδιαπνοή Ο όρος εξατμισοδιαπνοή εσωκλείει τον συνδυασμό δύο διαφορετικών διαδικασιών υπεύθυνων για την απώλεια του νερού στο εδαφικό περιβάλλον: της εξάτμισης νερού από την επιφάνεια του εδάφους και την απορρόφηση του από το φυτό κατά την διαδικασία της διαπνοής Το σύνολο της ποσότητας του νερού που απομακρύνεται από το εδαφικό περιβάλλον εξ αιτίας των δύο διαδικασιών ονομάζεται εξατμισοδιαπνοή (ΕΤ).

21 Παράγοντες που επηρεάζουν την ΕΤ
Κλιματικές συνθήκες (ηλιακή ακτινοβολία, θερμοκρασία, σχετική υγρασία, ένταση ανέμου) Είδος της φυτικής βλάστησης (ύψος, βάθος πυκνότητα ριζικού συστήματος, φυσιολογία, στάδιο ανάπτυξης) Περιβαλλοντικές συνθήκες (συσσώρευση αλάτων, εδαφική υγρασία, θρέψη, ασθένειες, σύστημα καλλιέργειας)

22 Βασικές έννοιες ΕΤ

23 Μεθοδολογίες Προσδιορισμού ΕΤ
Λυσίμετρα Ισοζυγιο νερού Εξατμισίμετρα Blaney-Griddle Τροποποιημένη Penman-Monteith

24 Υπολογισμός Εξάτμισης

25 Blaney-Griddle ET= k(0,46T+8,13)pi
Τ: μέση θερμοκρασία (oC) για κάθε μήνα n pi: ποσοστό ωρών ημερας του μήνα ως προς τις ώρες ημέρας του μήνα (από πίνακα Απαιτείται μόνο η θερμοκρασία για τον προσδιορισμό Χαρακτηρίζεται από μικρή αξιοπιστία Είναι κατάλληλη για προκαταρκτικό σχεδιασμό

26 Προσδιορισμος Εξατμισοδιαπνοης
όπου, ΕΤο: εξατμισοδιαπνοή αναφοράς [mm day-1] Rn: καθαρή εισερχόμενη ακτινοβολία [MJ m-2day-1] G: πυκνότητα ροής της θερμότητας στο έδαφος [MJ m-2day-1] T: μέση ημερήσια θερμοκρασία του αέρα στο ύψος των 2 m [0C] u2: ταχύτητα του ανέμου στο ύψος των 2 m [m s-1] es: τάση των υδρατμών στον κορεσμό [kPa] ea: πραγματική τάση των υδρατμών [kPa] es-ea: έλλειμμα της τάσης των υδρατμών στον κορεσμό [kPa] Δ: κλίση της καμπύλης της τάσης των υδρατμών [kPa 0C-1] γ: ψυχρομετρική σταθερά [kPa 0C-1]

27 Στάδια Ανάπτυξης και Φυτικός Συντελεστής

28 Αποδοτικότητα χρήσης νερού
Αναφερθήκαμε σε προηγούμενη ενότητα για την αποδοτικότητα χρήσης αρδευτικού νερού (απώλειες) μεταξύ των συστημάτων άρδευσης Στην ενότητα αυτή επικεντρωνόμαστε στην παραγωγή (προϊόντων ή βιομάζας) ανά μονάδα αρδευτικού νερού που διαπνέεται από την αρδευόμενη καλλιέργεια. Επιλογή ειδών, ποικιλιών με υψηλή αποδοτικότητα χρήσης νερού μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική εξοικονόμηση αποθεμάτων νερού. Η χρήση ελλειμματικών επιπέδων άρδευσης μπορεί επίσης να οδηγήσει σε σημαντικά οφέλη σε νερό χωρίς ουσιαστικά μείωση της παραγωγής.

29 Μέθοδοι άρδευσης Η άρδευση θεωρείται επιτυχής όταν αποθηκευτεί στο έδαφος ποσότητα νερού ίση με το καθαρό βάθος άρδευσης και οι απώλειες λόγω βαθιά διήθησης ή απορροής ελαχιστοποιηθούν. Για τη επίτευξη του στόχου αυτού, απαραίτητη προϋπόθεση είναι η ομοιόμορφη εφαρμογή του νερού στη επιφάνεια του αγρού. Η άρδευση μπορεί να εφαρμοσθεί με διάφορους μεθόδους όπως η επιφανειακή άρδευση, ο καταιονισμός και η άρδευση με σταγόνες.

30 Επιλογή Μεθόδου Άρδευσης
Κατά την επιλογή μεθόδου άρδευσης, απαιτείται συνεκτίμηση πλεονεκτημάτων και τα μειονεκτημάτων των διάφορων μεθόδων. Η καταλληλότητα των διάφορων μεθόδων άρδευσης, επιφανειακές μέθοδοι, άρδευση με καταιονισμό ή στάγδην άρδευση, εξαρτάται κυρίως από τους ακόλουθους παράγοντες: Τοπογραφικές συνθήκες Είδος καλλιέργειας Τύπος τεχνολογίας Εμπειρία σε θέματα άρδευσης Ανάγκες εργασίας Κόστος εγκατάστασης και συντήρησης.

31 Φυσικοί Παράγοντες Οι φυσικοί όροι όπως ο τύπος του εδάφους, η κλίση, το κλίμα, η ποιότητα νερού και η διαθεσιμότητα, ασκούν καθοριστικό ρόλο στην επιλογή μεθόδου άρδευσης: Τύπος εδάφους: Τα αμμώδη εδάφη έχουν περιορισμένη ικανότητα αποθήκευσης ύδατος και χαρακτηρίζονται από υψηλή ταχύτητα διήθησης. Επομένως χρειάζονται συχνές και μικρές εφαρμογές άρδευσης, ειδικότερα όταν το αμμώδες έδαφος χαρακτηρίζεται από μικρό βάθος. Υπό αυτές τις συνθήκες, η άρδευση με καταιονισμό και η στάγδην άρδευση είναι καταλληλότερες από τις επιφανειακές μεθόδους. Σε πηλώδη εδάφη ή εδάφη με υψηλό ποσοστό αργίλου μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλες οι μέθοδοι άρδευσης. Σε μη ομοιόμορφα εδάφη η άρδευση με καταιονισμό και η στάγδην άρδευση εξασφαλίζουν υψηλότερη αποδοτικότητα άρδευσης. Κλίση: Η στάγδην άρδευση και ο καταιονισμός προτιμάται επάνω από την επιφανειακή άρδευση σε απότομα ή κεκλιμένα εδάφη δεδομένου ότι απαιτούν ελάχιστη ή καθόλου ισοπέδωση εδάφους.

32 Φυσικοί Παράγοντες (2) Κλίμα: Σε περιοχές που επικρατούν ισχυροί άνεμοι δεν ενδείκνυται η εφαρμογή άρδευσης με καταιονισμό αλλά στάγδην ή επιφανειακές μέθοδοι. Σε περιοχές που απαιτείται συμπληρωματική άρδευση, ο καταιονισμός και η στάγδην άρδευση προτιμώνται λόγω της ευελιξίας και της προσαρμοστικότητάς τους στις ποικίλες απαιτήσεις άρδευσης στο αγρόκτημα. Διαθεσιμότητα ύδατος: Η αποδοτικότητα εφαρμογής ύδατος είναι γενικά υψηλότερη με την στάγδην άρδευση ή τον καταιονισμό σε σχέση με τις επιφανειακές μεθόδους και προτιμούνται όταν η διαθεσιμότητα νερού είναι χαμηλή. Ποιότητα νερού: Οι επιφανειακές μέθοδοι άρδευσης προτιμούνται όταν το νερό άρδευσης περιέχει πολύ ίζημα. Τα ιζήματα μπορούν να εμφράξουν τα δίκτυα εφαρμογής κατά την στάγδην άρδευση ή τον καταιονισμό. Όταν το νερό άρδευσης περιέχει τα διαλυμένα άλατα, η άρδευση σταλαγματιάς είναι ιδιαίτερα κατάλληλη, καθώς λιγότερο νερό εφαρμόζεται στο έδαφος σε σχέση με τις άλλες μεθόδους άρδευσης. Ο καταιονισμός είναι αποδοτικότερη μέθοδος όσο αφορά την έκπλυση αλάτων σε σχέση με την άρδευση επιφάνειας.

33 Είδος Καλλιέργειας Η άρδευση επιφάνειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλους τους τύπους καλλιεργειών. Η άρδευση καταιονισμού και η στάγδην λόγω του υψηλής κόστους εγκατάστασης χρησιμοποιείται συνήθως για καλλιέργειες με υψηλή απόδοση όπως τα λαχανικά και τα οπωροφόρα δέντρα. Η στάγδην άρδευση είναι επίσης κατάλληλη για μεμονωμένες εγκαταστάσεις ή δέντρα ή για γραμμικές καλλιέργειες, ωστόσο δεν είναι κατάλληλη για πυκνές γραμμικές καλλιέργειες.

34 Προηγούμενη Εμπειρία με Άρδευση
Τύπος Τεχνολογίας Ο τύπος τεχνολογίας έχει επιπτώσεις στην επιλογή της μεθόδου άρδευσης. Γενικά, η άρδευση καταιονισμού και η στάγδην είναι τεχνικά πιο περίπλοκες μέθοδοι. Η αγορά του εξοπλισμού απαιτεί υψηλή κύρια επένδυση ανά μονάδα γης. Τα συστήματα άρδευσης επιφάνειας – ειδικά, μικρής κλίμακας σχέδια - συνήθως απαιτούν το λιγότερο περίπλοκο εξοπλισμό για την κατασκευή και συντήρηση τους. Προηγούμενη Εμπειρία με Άρδευση Η επιλογή μιας μεθόδου άρδευσης εξαρτάται επίσης από την παράδοση άρδευσης μέσα στην περιοχή ή τη χώρα. Η εισαγωγή μιας νέας μεθόδου μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα. Ακόμη μπορεί να υπάρχουν δυσκολίες στην αποδοχή της μεθόδου από τους αγρότες. Η συντήρηση του εξοπλισμού μπορεί να είναι προβληματική και οι δαπάνες μπορούν να είναι υψηλές έναντι του οφέλους. Συχνά είναι ευκολότερο να βελτιωθεί η παραδοσιακή μέθοδος άρδευσης από να εισαχθεί μια νέα μέθοδος.

35 Ανάγκες σε Εργασία Κόστος
Η άρδευση επιφάνειας έχει υψηλότερες ανάγκες εργασίας για την εγκατάσταση, τη λειτουργία και τη συντήρηση, σε σχέση με τις άλλες μεθόδους. Η άρδευση επιφάνειας απαιτεί ισοπέδωση εδάφους, την κανονική συντήρηση και ένα υψηλό επίπεδο οργάνωσης των αγροτών για να ενεργοποιήσει το σύστημα. Η άρδευση με καταιονισμό ή η στάγδην άρδευση απαιτούν μικρή ισοπέδωση εδάφους η λειτουργία και η συντήρηση συστημάτων είναι λιγότερη απαιτητική σε εργασία. Κόστος Κατά την επιλογή μεθόδου άρδευσης πρέπει να γίνει εκτίμηση των δαπανών και των αναμενόμενων κερδών των διαθέσιμων επιλογών. Οι δαπάνες που πρέπει να ληφθούν υπόψη αφορούν την κατασκευή και εγκατάσταση, αλλά και τη λειτουργία και τη συντήρηση (ανά εκτάριο). Αυτές οι δαπάνες πρέπει έπειτα να συγκριθούν με τα αναμενόμενα οφέλη (παραγωγή). Είναι προφανές ότι οι αγρότες θα ενδιαφερθούν μόνο για την εφαρμογή μιας ορισμένης μεθόδου εάν θεωρούν αυτό οικονομικά ελκυστικό.

36 Ελλειμματική Άρδευση-Μερική ξήρανση ριζών
Ελλειμματική άρδευση: εφαρμογή νερού σε δόσεις μικρότερες από αυτές της ΕΤ σε συγκεκριμένα στάδια ανάπτυξης της καλλιέργειας όπου η ανάπτυξη υδατικού ελλείματος προκαλεί μικρότερες επιπτώσεις στην απόδοση των καλλιεργειών. Μερική ξήρανση της ριζόσφαιρας: εναλλασσόμενο υδατικό έλλειμα στη ρίζα των καλλιεργειών. Σε αρκετές περιπτώσεις δεν διαπιστώνεται μείωση της παραγωγής ακόμη και όταν το υδραλικό φορτίο είναι 50% ΕΤ.

37 Ποιότητα Αρδευτικού νερού
Η ποιότητα του αρδευτικού νερού επιδρά σημαντικά στην ανάπτυξη των καλλιεργειών καθώς και στα ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά της παραγωγής. Η σημασία της ποιότητας αποκτά μεγαλύτερη βαρύτητα σε ξηρικές και ημιξηρικές περιοχές, όπου οι υψηλές ταχύτητες εξατμισοδιαπνοής (ΕΤ) ευνοούν την συσσώρευση αλάτων στη ριζόσφαιρα, ενώ το σχετικά χαμηλό ύψος βροχοπτώσεων δεν επαρκεί για την έκπλυση τους σε βαθύτερα στρώματα. Η παρουσία αλάτων στο αρδευτικό νερό επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτών με : την ωσμωτική επίδραση, που προξενεί η συνολική συγκέντρωση διαλυμένων αλάτων στην εδαφική διάλυση, την ειδική τοξικότητα ιόντων, που προξενεί η συγκέντρωση ενός ειδικού ιόντος, την παρεμπόδιση πρόσληψης βασικών στοιχείων και τη διασπορά των εδαφικών σωματιδίων, που προξενεί η υψηλή συγκέντρωση νατρίου και η χαμηλή EC.

38 Βαθμός περιορισμού χρήσης
Αρδευτικό πρόβλημα Βαθμός περιορισμού χρήσης Μονάδες Χωρίς πρόβλημα Αυξανόμενο πρόβλημα Σοβαρό πρόβλημα Αλατότητα (επηρεάζει κυρίως την διαθεσιμότητα του νερού στην καλλιέργεια) ECw dS/m < 0,75 0,75-3,0 > 3,0 TDS mg/L < 450 > 2.000 Διαπερατότητα (επηρεάζει την ταχύτητα διήθησης του νερού στο έδαφος και εκτιμάται με συνδυασμένη θεώρηση των ECw SARa ή SAR adjα) SAR = και > 0,7 0,7-0,2 < 0,2 = 3 - 6 > 1,2 1,2-0,3 < 0,3 = > 1,9 1,9-0,5 < 0,5 = > 2,9 2,9-1,3 < 1,3 = > 5,0 5,0-2,9 < 2,9 Ειδική τοξικότητα ιόντων (επηρεάζει κυρίως ευαίσθητες καλλιέργειες) ― Νάτριο (Νa+)β < 3,0 3-9 > 9 α. Επιφανειακή άρδευση (SAR) β. Άρδευση με καταιονισμό < 70 ― Χλώριο (Cl¯)β α. Επιφανειακή άρδευση < 140 > 350 < 100 > 100 ― Βόριο (Β+3) σε ίχνη < 0,7 7,0-3,0 Διάφορες άλλες επιδράσεις (αφορούν κυρίως ευαίσθητες καλλιέργειες) ― Άζωτο (συνολικό Ν) < 5,0 5-30 > 30 Δισανθρακικά (HCO3¯ ), μόνο για αρδεύσεις με καταιονισμό < 90 90-500 > 500 ― pH Κανονική διακύμανση: 6,5-8,4 ― Υπόλειμμα χλωρίου, μόνο για αρδεύσεις με καταιονισμό < 1,0 1,0-5,0 α Λόγος προσρόφησης νατρίου. Όταν πρόκειται για αρδεύσεις με προεπεξεργασμένα υγρά απόβλητα θα πρέπει να χρησιμοποιείται ο προσαρμοσμένος SARadj β Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται στις συγκεντρώσεις των ιόντων Να+ και Cl¯, κυρίως σε περιπτώσεις άρδευσης με καταιονισμό, εξαιτίας της δυνατότητας προσρόφησής τους από το φύλλωμα διάφορων καλλιεργειών.

39 Ειδική τοξικότητα ιόντων
Όταν οι αρνητικές επιδράσεις στις αρδευόμενες καλλιέργειες οφείλονται σε ένα ειδικό ιόν και όχι σε ωσμωτική επίδραση, τότε αναφέρεται ως "ειδική τοξικότητα του δεδομένου ιόντος". Στην περίπτωση άρδευσης με ανακτώμενα υγρά απόβλητα, ο κύριος προβληματισμός εντοπίζεται κυρίως στα στοιχεία Na, Cl και B. Οι κύριες πηγές B στα υγρά απόβλητα είναι τα οικιακά απορρυπαντικά. Για ευαίσθητες καλλιέργειες, διορθωτικές επεμβάσεις για τον περιορισμό της ειδικής τοξικότητας κάποιου στοιχείου, είναι πολύ δύσκολες χωρίς αλλαγή της καλλιέργειας ή του διαθέσιμου νερού άρδευσης. Σε σοβαρές περιπτώσεις, που στο αρδευτικό νερό περιέχονται τέτοια στοιχεία σε μεγαλύτερες από τις συνιστώμενες συγκεντρώσεις, είναι δυνατό να παρατηρείται αθροιστική συγκέντρωση τους στο έδαφος και στα φυτά, με αποτέλεσμα να καθίστανται φυτοτοξικά στα φυτά και επικίνδυνα στην υγεία ζώων και ανθρώπων δια μέσου της τροφικής αλυσίδας

40 Ταχύτητα διήθησης αρδευτικού νερού
Υψηλή συγκέντρωση Na στο αρδευτικό νερό, μπορεί να επιδράσει αρνητικά στη δομή του εδάφους (ταχύτητας διήθησης) με πιθανή συνέπεια τον μη επαρκή υδατοεφοδιασμός των φυτών. Τα προβλήματα διήθησης επικεντρώνονται συνήθως στο επιφανειακό έδαφος, σε βάθος ολίγων cm και σχετίζονται άμεσα με τη σταθερότητα της δομής του εδάφους. Για την πρόβλεψη ενός σοβαρού προβλήματος διήθησης, η πιο σημαντική παράμετρος που χρησιμοποιείται είναι η SAR σε συνδυασμό με την EC (Pettygrove and Asano, 1988). Αυτή δίδεται από την Εξίσωση: SAR= Na+/[(Ca2++Mg2+)/2]½

41 Μελλοντικά Θέματα Ανακύκλωσης Νερού
Περιορισμός απωλειών δικτύων μεταφοράς διανομής Έξυπνα συστήματα άρδευσης Χρήση μη συμβατικών πηγών νερού Είδη καλλιεργειών με υψηλές τιμές WUE Διάδοση ελλειμματικών μεθόδων άρδευσης Αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων (αλατότητα, μεταφορά θρεπτικών, βιοκτόνων) 41

42 Σχετική Βιβλιογραφία Ελλειμματική άρδευση Crop evapotranspiration Irrigation requirements Plant salt tolerance