Systemy dozowania precyzyjnego i smart rozwiązania
Mikro nawadnianie to efektywna metoda zwiększenia efektywności wykorzystania wody w rolnictwie. Tradycyjne zraszacze rozprowadzają wodę na dużą powierzchnię, nowoczesne - dostarczają wilgoć bezpośrednio do korzenia. Dzięki temu spadają straty powodowane parowaniem, a sam proces zużyje mniej wody. Przy okazji rozcieńczone nawozy precyzyjnie dozują składniki odżywcze.
Szczególnie popularne są systemy kropelkowe. Każdy emiter (otwór) uwalnia niewielką dawkę wody w cyklach ustalanych od warunków pogodowych, gleby i fazy wzrostu roślin. Przy okazji zmniejszają rozprzestrzenianie chwastów, rozmywanie gleby i minimalizują ryzyko erozji.
Mikro deszczownie (deszczownie szpulowe) działają podobnie jak zraszacze, ale mają mniejszy zasięg i rozbijają strumień wody na mgiełkę. Również redukują straty wynikające z parowania. Stosowane w sadach i uprawach warzyw. Połączenie mikro nawadniania z czujnikami wilgotności gleby dodatkowo podnosi efektywność. System startuje, gdy gleba osiągnie poziom wilgotności poniżej optymalnego, dzięki czemu nie marnujemy wody przelewając pola.
Główne korzyści:
-
Oszczędzanie wody dzięki precyzyjnemu dozowaniu i minimalizowanie strat przez parowanie.
-
Łączenie nawadniania z nawożeniem (fertygacja) poprawia efektywność zużycia nawozów.
-
Ograniczenie rozwoju chwastów w międzyrzędziach zmniejsza potrzebę stosowania herbicydów.
-
Redukcja erozji gleby – brak skupionego strumienia wody rozmywającego powierzchnię.
-
Elastyczność w dostosowywaniu dawek wody do różnych etapów wzrostu roślin i warunków pogodowych.
Popularność nowych technologii szybko rośnie z uwagi na rosnące zagrożenie suszą. Wyzwaniem pozostaje koszt początkowy instalacji – linie kroplujące, mikro deszczownie, węże i sterowniki elektroniczne wymagają inwestycji. Mimo wraz z popularyzacją obserwujemy spadek kosztów.
Sektor rolniczy również coraz chętniej sięga po inteligentne rozwiązania. Nowoczesne smart urządzenia precyzyjne zarządzają wodą i minimalizują straty. To oszczędność i lepsza kontrola jakości upraw.
W praktyce pola wyposażone w czujniki mierzą zawartość wody w glebie na różnych głębokościach i przesyłają dane do centralnej platformy analitycznej. Tam algorytmy big data i uczenia maszynowego, ustalają optymalny moment i dawkę. System może automatycznie włączyć nawadnianie bądź wysłać powiadomienie z rekomendacją na telefon rolnika. Nie trzeba ręcznie sprawdzać każdej rośliny – decyzje podejmowane na podstawie obiektywnych danych ograniczają ryzyko popełnienia błędu.
Pomagają drony i satelity. Współczesne kamery wykrywają różnice w kondycji roślin i oceniają zapotrzebowanie na wodę. Przy obrazach termicznych widać miejsca bardziej nagrzane (co oznacza stres wodny), wtedy można precyzyjnie uruchomić nawadnianie punktowe.
Racjonalne wykorzystanie zasobów zawsze było pożądane, ale teraz jest konieczne. Dzięki technologii zwiększamy wydajność zyskując przewagę nad konkurencją.
Kolejnym kierunkiem rozwoju w dziedzinie oszczędnego gospodarowania wodą jest nawadnianie podpowierzchniowe, zwane SDI (Subsurface Drip Irrigation). W odróżnieniu od klasycznego systemu kropelkowego instalowanego na powierzchni gleby, przewody w SDI pracują zakopane kilka-kilkanaście centymetrów pod gruntem. Woda dostarczana do warstwy korzeniowej minimalizuje parowanie i ogranicza straty. Wada SDI to jednak wyższy koszt instalacji i trudniejsze monitorowanie stanu przewodów.
Nawadnianie ogrodów w ośrodkach miejskich (hydroponika, aeroponika)
W kontekście ograniczonych zasobów wodnych i coraz większej urbanizacji coraz bardziej obiecujące stało się rolnictwo miejskie. Od dachów wieżowców, poprzez niewielkie działki między budynkami, aż po duże hale przemysłowe przekształcane w wertykalne farmy – uprawy mogą zachodzić w środowisku kontrolowanym. Hydroponika polegająca na hodowli roślin w roztworze wodnym z nawozami, bez użycia gleby. Woda krąży w obiegu zamkniętym, a straty wynikające z parowania są relatywnie niewielkie.
Podobne, choć jeszcze bardziej efektywne pod względem oszczędności wody rozwiązanie to aeroponika. Korzenie roślin umieszczone w specjalnych komorach, odżywiane są mieszanką wody i powietrza w formie mgły. Dzięki temu korzenie mają dostęp do tlenu, a zużycie wody zredukowane do minimum. Zarówno hydroponika i aeroponika pozwalają precyzyjnie sterować nawodnieniem i odżywianiem roślin za pomocą czujników i automatycznych dozowników.
Koncepcja vertical farming, kilkupoziomowe platformy uprawne tworzą coś w rodzaju roślinnych „półek” w pionie. Maksymalnie wykorzystują kubaturę pomieszczenia. Dzięki zautomatyzowanemu systemowi nawadniania, kontrolowanemu oświetleniu LED i monitorowanej temperaturze rośliny mogą być uprawiane w cyklu ciągłym, niezależnie od pory roku. W takim środowisku łatwiej unikniemy strat, bo co cieknie z górnych pięter – z powrotem wprowadzamy do obiegu. Wielka zaleta miejskiego rolnictwa to ograniczenie transportu – sprzedaż na miejscu zmniejsza ślad węglowy i zapewnia większą świeżość.
Automatyzacja i robotyka
Coraz powszechniejsza automatyzacja w sektorze agro nie omija nawadniania. Dzięki wykorzystaniu dronów, autonomicznych pojazdów i zaawansowanych czujników można precyzyjne dostarczyć wodę dokładnie tam, gdzie występuje deficyt. To ogromna pomoc na wielkich gospodarstwach.
W roli „skanerów” upraw doskonale sprawdzają się drony wyposażone w kamery termowizyjne i multispektralne. Na podstawie temperatury roślin i reflektancji w określonych zakresach widma można wnioskować o stanie ich nawodnienia. Oprogramowanie analizuje te dane i generuje mapę stresu wodnego. Następnie autonomiczne pojazdy mogą kierować strumień wody (bądź mgły wodnej) na konkretne rośliny, zamiast równomiernie podlewać całą plantację.
Zalety automatyzacji w nawadnianiu:
-
Ograniczenie marnowania wody poprzez celowe dawkowanie w miejscach deficytowych.
-
Zmniejszenie nakładu pracy ludzkiej: system sam decyduje o nawadnianiu i wypełnia misję.
-
Precyzja to wyższe plony i lepsza jakość upraw.
-
Zbieranie szczegółowych danych o roślinach i glebie - ciągłe usprawnianie procesu.
Gromadzenie i wykorzystanie wód deszczowych w gospodarstwach (mała retencja)
Oszczędzanie zasobów wodnych w rolnictwie nie polega wyłącznie na precyzyjnych metodach nawadniania. Równie istotne jest pozyskiwanie wody ze źródeł dotychczas niewykorzystywanych bądź traconych bezpowrotnie. Mała retencja wód deszczowych. W praktyce to oznacza budowę zbiorników, stawów, niewielkich basenów i rowów odwadniających, aby magazynowały opady. Zamiast szybko odprowadzać deszczówkę do rowów melioracyjnych lub rzek, gospodarstwo zachowa i wykorzysta ją do nawadniania w okresach suchych.
Dla wielu rolników to wręcz bezcenny zasób. Kiedy lokalne źródła (studnie głębinowe, rzeki) są przeciążone bądź ich poziom spada, posiadanie własnego zbiornika to dobra polisa bezpieczeństwa. Taka lokalna „mini-zapora” zmniejsza też ryzyko podtopień przy intensywnych opadach, bo część wody zostanie w gospodarstwie.
W celu ograniczenia parowania z powierzchni zbiorników retencyjnych instaluje się pływające panele fotowoltaiczne. Chronią wodę przed słońcem, a przy okazji dostarczają energię do pomp i innych urządzeń. To ciekawy przykład synergii ekologicznej: jedna inwestycja (panele na wodzie) rozwiązuje kilka problemów naraz.
Gospodarstwo rolne zużywa wodę w wielu procesach pomocniczych: mycie sprzętu, chłodzenie maszyn i przetwarzanie produktów. Powstające ścieki poprodukcyjne można oczyścić i częściowo wykorzystać ponownie. Również woda zużyta do mycia warzyw do podlewania terenów zielonych bądź oczyszczania placu gospodarczego.