Stabilirea momentului de aplicare a udărilor. managementul irigațiilor

Prezența apei în sol este importantă din mai multe puncte de vedere:

- asigură cantitatea de apă necesară pentru germinarea semințelor și creșterea plantelor;

- scade temperatura solului și mediului înconjurător;

- diluează și antrenează în adâncime sărurile acumulate pe profilul solului;

- facilitează efectuarea în bune condiții a lucrărilor solului;

- irigațiile ajută la creșterea plantelor chiar și în perioade lipsite de precipitații.

Majoritatea apei din sol provine fie din precipitații, fie din pânza freatică. De cele mai multe ori, umiditatea existentă în sol nu este suficientă pentru utilizarea cu succes în activități agricole și pentru a asigura producția agricolă, deficitul de apă putând fi compensat prin metode artificiale, și anume irigații. Uneori este dificil de a asigura exact cantitatea necesară de apă, apărând astfel mai multe probleme cum ar fi faptul că solul devine saturat în apă, situație în care excesul poate avea un efect negativ asupra culturilor. Pentru a evita această problemă se utilizează sisteme de drenaj, în cazul în care solul nu are un drenaj bun. Menținerea cantității optime de apă în sol înseamnă găsirea unui echilibru între cantitatea de apă asigurată de irigații și drenaj.

Aplicarea irigațiilor la momentul optim în raport cu necesitățile plantelor este dezideratul major al tuturor practicilor de irigații. Acest moment se stabilește în funcție de mulți factori, începând cu tipul sistemului de irigații. În cazul sistemelor locale de irigații în care distribuția apei este discontinuă și la cerere, momentul optim se determină de către fermierul responsabil pentru irigarea culturilor pe baza observațiilor și măsurătorilor efectuate în câmp. Pentru sistemele foarte irigații extinse, momentul primei irigări să stabilește de către un centru de coordonare tehnic a respectivului sistem de irigații.

Stabilirea momentului aplicării primei udări a sezonului din timpul perioadei de vegetație a culturii vizate sau începutul campaniei de irigații se face în strânsă corelație cu conținutul de apă din sol și nu depinde de tipul de sistem de irigații utilizat. Pentru determinarea momentului optim al irigațiilor există metode aproximative (empirice) dar și metode riguroase (care se bazează pe utilizarea informațiilor științifice).

Metode empirice de stabilire a momentului de aplicare a udărilor

Determinarea empirică a momentului ideal de începerea udării se bazează fie pe fazele de vegetație ale plantei de cultură, fie pe unii indici morfologici ai plantelor.

Metoda de determinare a momentului de aplicare a udării în funcție de fazele de vegetație are în vedere faptul că, pentru fiecare plantă consumul de apă este mai mare în unele faze de vegetație, numite faze critice. De exemplu:

• la grâu, fazele critice pentru apă sunt la: înfrățit, împăiere, înspicare-înflorire, umplerea boabelor;

• la porumb: 6 - 8 frunze, formarea paniculului, coacerea în lapte;

• la sfecla pentru zahăr: creșterea frunzelor, îngroșarea rădăcinilor, acumularea zahărului.

Întrucât s-a constatat dependența directă a recoltei de starea umidității solului în timpul fazelor critice, conducerea regimului de irigație prin aplicarea udărilor cu puțin înainte de declanșarea acestor faze de vegetație este rațională, cu condiția ca întreaga suprafață ocupată de cultură să poată fi irigată în 2 - 3 zile.

Deși acest procedeu are un caracter empiric fundamentându-se numai pe observații, fără efectuarea unor măsurători, are avantajul că asigură obținerea unei producții agricole comparabile cu cele de pe suprafețele pe care momentele de aplicare a udărilor se stabilesc după criterii riguroase. Dezavantajele constau în majorarea necesarului de forță de muncă și echipament de udare precum și în risipa de apă.

Stabilirea momentului de aplicare a udării după observarea modificărilor ce se produc în aspectul general al plantei datorită lipsei de apă (pierderea turgescenței, schimbarea culorii frunzelor, căderea florilor etc) nu este eficientă deoarece, când sunt vizibile aceste schimbări biologice, planta a intrat deja în suferință, fapt care se repercutează asupra nivelului și calității producției.

Metode științifice de stabilire a momentului de aplicare a udărilor

Stabilirea riguroasă a momentului de aplicare a udărilor se bazează pe datele obținute din măsurători efectuate asupra umidității sau sucțiunii solului, asupra unor indici fiziologici ai plantelor sau asupra consumului de apă mediu zilnic.

Determinarea momentului de aplicare a udării în funcție de starea de umiditate din sol este o metodă rațională dacă umiditatea se poate stabili precis, repede și economic. Umiditatea solului poate fi determinată prin diferite metodele cum ar fi metoda termică, electrometrică, neutronică etc. Pentru prelevarea probelor din sol în vederea determinării umidității se stabilesc așa numitele suprafețe de control care sunt egale cu sola sau cu suprafața ocupată de cultura care se udă în numărul de zile corespunzător duratei udării.

Studiul parametrilor tehnici și funcționali ai tensiometrelor de sol

Măsurarea conținutului de apă din sol se poate face în două mari moduri:

1.Măsurare volumetrică – care reprezintă măsurarea procentului de apă din unitatea de volum într-o anumită cantitate de sol;

În câmpurile irigate, sucțiunea poate fi determinată cu ajutorul unui tensiometru. Tensiometrul (Figura 1) constă dintr-un vas poros umplut cu apă, aflat în conexiune hidraulică cu un manometru care înregistrează scăderea presiunii din instrument datorată sucțiunii solului, atunci când vasul poros este plasat în sol. Tensiometrele sunt aparate precise ce permit determinarea sucțiunii solului în domeniul de umiditate ușor accesibil plantei.

Pentru instrumente Irrometer sau senzorii Watermark se utilizează ca instrucțiuni generale citirile prezentate în Figura 4 după cum urmează:

0-10 centibari = Sol saturat

10-30 centibari = Solul este suficient de umed (cu excepția nisipurilor grosiere, care se usucă)

30-60 centibari = Interval obișnuit pentru irigare (majoritatea solurilor)

60-100 centibari = Interval obișnuit pentru irigare în argilă grea

100-200 centibari = Solul devine periculos de uscat – trebuie procedat cu prudență!

Dincolo de liniile directoare generale, alocarea timpului pentru a interpreta și înțelege datele oferă praguri mai specifice pentru irigare și o imagine mai precisă a ceea ce se întâmplă în sistemul radicular al culturii respective. Cunoașterea câtorva concepte de bază este esențială pentru interpretarea datelor:

• Capacitatea pentru apă în câmp: cantitatea de apă din sol reținută în sol după ce excesul de apă s-a scurs și viteza de infiltrare a scăzut.

• Coeficientul de ofilire: Cantitatea minimă de apă din sol de care planta are nevoie pentru a nu se ofili. Aceasta este definită în mod normal ca 1500 centibari/kPa.

• Capacitatea de apă utilă (accesibilă): cantitatea de apă care poate fi stocată într-un profil de sol și disponibilă pentru culturile în creștere, definită de obicei ca intervalul dintre capacitatea de câmp și coeficientul de ofilire.

• Epuizarea permisă: procentul de apă disponibilă care poate fi epuizat înainte de irigare este necesar pentru a preveni stresul culturilor.

Determinarea pragurilor de management

Pragurile sunt puncte de referință care identifică limitele superioare și inferioare pentru gestionarea epuizării permise. Acest interval depinde de tipul de sol, cultură, dezvoltarea plantelor și practicile culturale pentru gestionarea câmpului, dar un punct de plecare tipic este gestionarea între 10% la capătul umed și 40-50% la capătul uscat al epuizării apei disponibile.

Tipurile de sol variază în ceea ce privește capacitatea de a reține apa, astfel încât apa disponibilă corespunde unui interval diferit de tensiune pentru fiecare tip de sol. Cu alte cuvinte, epuizarea de 50% într-un lut pur ar fi de 84 de centibari de tensiune a apei din sol, în timp ce într-un lut nisipos ar fi de 40 de centibari. Graficul din Figura 5 afișează vizual aceste relații și oferă un ghid de referință pentru a ajuta la selectarea nivelurilor de prag adecvate.

Un calculator dezvoltat de Universitatea Cambridge este disponibil pe baza acestei diagrame și permite selectarea unui tip de sol, introducerea unui nivel de epuizare permis și apoi introducerea valorilor senzorului pentru a determina dacă este recomandată irigarea. Calculatoare similare sunt furnizate sub formă de aplicație cu informații despre sol specifice la nivel regional.

Graficul din Figura 5 demonstrează relația dintre epuizarea permisă și tensiunea apei din sol. Pentru a utiliza diagrama, se selectează tipul de sol care seamănă cel mai mult cu cel din fermă. Se desenează o linie verticală de la 10% epuizare disponibilă a apei (reprezentată de limita albastră/verde) până la curba pentru tipul de sol și apoi orizontal peste axa din stânga, etichetată, tensiunea apei din sol pentru a obține valoarea de referință UD. Aceasta va determina linia de prag inferioară (mai umedă). În acest exemplu, pentru un sol argilos, această valoare ar fi 23 (indicată de săgeata albastră).

Apoi, se construiește o verticală de la 50% epuizare disponibilă a apei (reprezentată de granița verde/maro) în jos până la curba pentru tipul de sol și apoi orizontal peste axa stângă etichetată tensiunea apei din sol pentru a obține valoarea de referință USCAT. Aceasta va determina linia de prag mai înaltă (mai uscată). În acest exemplu, pentru un sol argilos, această valoare ar fi 84 (indicată de săgeata maro). Este de reținut că nivelul de 50% este o recomandare generalizată. Pragurile de epuizare între 30% și 50% sunt tipice, metodele de irigare care aplică cantități mai mici de apă per irigare (cum ar fi pivoții centrali) favorizând intervalul de 30% până la 40%.

Nu există un substitut pentru experiența și cunoștințele agronomice pentru a oferi cele mai bune recomandări.

Tipuri de tensiometre

Tensiometrul IRROMETER (Figura 6) este standardul în măsurarea precisă a umidității solului, oferind cultivatorilor un mijloc ieftin și fiabil de măsurare a umidității solului pentru programarea irigațiilor. Un IRROMETRO va măsura tensiunea reală a apei din sol, ceea ce indică efortul necesar sistemelor radiculare pentru a extrage apa din sol. Deoarece IRROMETERUL asigură o măsurătoare adevărată a potențialului apei din sol, instrumentul nu este afectat de salinitate și nu necesită calibrare la fața locului.

IRROMETERUL este disponibil în mai multe modele, cu lungimi standard de 6", 12", 18", 24", 36", sau 48" în funcție de adâncimea de înrădăcinare a culturii specifice. Lungimi mai mari sunt disponibile la cerere.

Irrometerul SR a fost utilizat pentru prima dată în 1951 pentru a ajuta cultivatorii să îmbunătățească eficiența irigației. Acest instrument oferă utilizatorului informații precise despre starea umidității solului, indiferent de tipul de sol. Instrumentul măsoară în centibari (cb) sau kilopascali (kPa) tensiunea apei din sol. Această valoare reprezintă energia pe care sistemul radicular al unei plante o folosește pentru a extrage apa din sol. Înțelegerea activității umidității solului ajută utilizatorul să ia decizii informate privind programarea irigațiilor, ceea ce duce la îmbunătățirea randamentului și a calității, reducând în același timp costurile cu apă, îngrășăminte, forță de muncă și energie.

Principiul de funcționare: Irrometrul funcționează pe principiul tensiometrului, care măsoară tensiunea apei din sol. Tensiunea este energia (vidul) aplicată solului de către plantă în timp ce absoarbe apa necesară nutriției. Această forță este măsurată în centibari (cb) sau kilopascali (kPa) de tensiune cu o valoare ridicată indicând capătul uscat al scalei și o citire scăzută indicând capătul umed al scalei.

Instrumentul Irrometer constă dintr-un tub etanș, umplut cu fluid, care este echipat cu un vârf ceramic poros și un vacuummetru. Se instalează în pământ cu vârfurile așezate la adâncimea dorită a zonei rădăcinilor. Pe măsură ce solul se usucă (tensiunea crește), fluidul este extras din instrument. Acest lucru reduce volumul de lichid în instrument, creând astfel un vid parțial care este înregistrat pe gabarit. Cu cât solul este mai uscat, cu atât citirea ecartamentului este mai mare. O aplicare de irigare sau un eveniment de ploaie inversează această acțiune. Pe măsură ce apa curge înapoi în sol (și în Irrometru), tensiunea este eliberată în sol și în instrument, rezultând o citire mai mică a manometrului (tensiune mai mică). De fapt, instrumentul indică cât de greu lucrează rădăcinile. Datorită principiului unic de funcționare al Irrometerul, nu sunt necesare calibrări în condiții normale de funcționare pentru diferite tipuri de sol. O citire de 50 cb (kPa) indică faptul că rădăcinile extrag aceeași cantitate de umiditate, indiferent dacă cultura este plantată în sol nisipos sau argilos.

APLICAȚII: Irrometrele model SR pot fi folosite pentru măsurarea manuală și urmărirea stării de umiditate a solului pentru majoritatea tipurilor de sol. Când este echipat cu ieșire electronică opțională și echipament de înregistrare a datelor, măsurarea și urmărirea se pot face automat. Standardul vacuummetrului de pe acest model poate fi înlocuit cu opțiuni electronice de măsurare sau cu dispozitive de comutare automată care pot activați echipamentele periferice la nivelurile dorite de tensiune a apei din sol. Modelul SR folosește un vârf înlocuibil pentru o întreținere ușoară pe teren. Este proiectat pentru utilizare generală cu rânduri, pomi și culturi de câmp.

Irometrul LT (low tension - tensiune joasă) este proiectat pentru situații în care sunt rareori așteptate tensiuni de peste 30 cb (kPa). Este ideal pentru soluri foarte grosiere și medii-containere non-sol sau unde trebuie observată schimbarea rapidă a stării apei din sol. Instrumentul include un vârf cu filet înlocuibil (albastru) Quick-Flo, precum și un rezervor, o cameră de măsurare fără aer și un vacuometru IRROMETER sigilat din oțel inoxidabil cu scală dublă de centibari și kilopascali (în domeniul 0-40 cb/kPa).

Modelul LT a fost proiectat să funcționeze în soluri nisipoase grosiere și medii de cultură fără sol. Cu o gamă de 0-40 centibari (cb) sau kilopascali (kPa), acest instrument este destinat utilizării în situații în care sunt rareori așteptate tensiuni de peste 30 cb (kPa). Creșterile de măsurare de 1 cb (kPa) oferă un beneficiu acolo unde este nevoie de o rezoluție mai fină aproape de saturație. Acest model de instrument este, de asemenea, potrivit pentru condițiile în care condițiile de umiditate a solului care se schimbă rapid trebuie respectate. Vârful ceramic „Quick-Flo” este colorat în albastru pentru o identificare ușoară.

APLICAȚII: Irrometrele Model LT pot fi utilizate pentru măsurarea manuală și urmărirea stării de umiditate a solului în soluri nisipoase grosiere și medii de cultură. Atunci când este echipat cu ieșire electronică opțională și echipament de înregistrare a datelor, măsurarea și urmărirea se face automat. Vacuumetrul de joasă tensiune de pe acest model poate fi înlocuit cu opțiuni de măsurare electronică sau cu dispozitive de comutare automată care pot activa echipamente periferice la nivelurile dorite de tensiune a apei din sol. Modelul LT este cea mai bună alegere pentru mediile de containere, cum ar fi turba, scoarța, nisipul, perlitul și vermiculitul. De asemenea, poate fi folosit în orice sol atunci când umiditatea este gestionată aproape de capacitatea pentru apă în câmp.

IRROMETRO „MLT” (Miniature Low Tension) este conceput pentru aplicații similare cu modelul „LT” de mai sus. Dispozitivul este ideal pentru utilizare cu soluri foarte grosiere și medii de containere fără sol. Dimensiunea sa compactă și vârful „Quick-Flo” înlocuibil îl fac cea mai bună alegere pentru aplicațiile cu seră.

Specificații tehnice: Indicatorul de umiditate a solului tip Irrometer Model MLT încorporează indicatori de umiditate a solului pentru a ajuta la luarea deciziilor de programare a irigațiilor. Indicatorul de umiditate a solului trebuie să funcționeze pe principiul tensiometrului și să indice tensiunea apei din sol, afișat în unități de centibari (cb) sau kilopascali (kPa). Trebuie să aibă un indicator din oțel inoxidabil și un tub construit din plastic durabil, impermeabil la atacul substanțelor chimice din sol, cu un vârf de detectare ceramic. Acesta trebuie să fie proiectat pentru o precizie maximă în aplicații cu tensiune joasă. Toate conexiunile ceramice la plastic trebuie să fie etanșe. Dispozitive opționale sunt disponibile pentru conectarea tensiometrelor IRROMETER la dispozitivele de colectare a datelor sau de control, inclusiv manometre de comutare, precum și traductoare de ieșire 4-20mA și 0,5V până la 4,5V.

Bibliografie

1. Finkel, H.J. ed. CRC Handbook of Irrigation Technology, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, USA, 2018.

2. Dobriyal, P., Qureshi, A., Badola, R., Hussain, S.A., A review of the methods available for estimating soil moisture and its implications for water resource management, Journal of Hydrology, 2012, 458-459, 110-117, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.06.021.