Στις καλλιέργειες έχουμε μια συνεχή απώλεια νερού λόγο:
(1) Εξάτμισης (το νερό που περιέχεται στο έδαφος εξατμίζεται στην ατμόσφαιρα)
(2) Διαπνοής (το νερό που απορροφούν τα φυτά από τις ρίζες τους διαπνέεται από τα στόματα τους στην ατμόσφαιρα)
Για να μην υπάρχει έλλειψη νερού στην καλλιέργεια πρέπει να ποτίζεται με τόσο νερό όσο χάνεται λόγο εξάτμισης και διαπνοής. Αν υπάρχει βροχόπτωση, τότε η ποσότητα νερού άρδευσης που απαιτείται είναι λιγότερη (η φύση ποτίζει την καλλιέργεια).
Πώς εκτιμούμε τις ανάγκες σε νερό άρδευσης για μια καλλιέργεια;
Για κάθε μήνα του έτους, υπολογίζουμε την εξατμισοδιαπνοή της προς άρδευση περιοχής και αφαιρούμε την μηνιαία βροχόπτωση. Γιατί; Επειδή πρακτικά όλο το νερό που δέχεται μια καλλιέργεια χάνεται ως εξατμισοδιαπνοή, πρέπει να το αναπληρώνουμε. Ένα ποσό της αναπλήρωσης γίνεται από την βροχή, το υπόλοιπο δίνεται με άρδευση της καλλιέργειας.
3.3.1. Εξατμισοδιαπνοή
Εξατμισοδιαπνοή (Evapotranspiration – ΕΤ): Το άθροισμα των απωλειών νερού σε μια καλλιέργεια λόγο εξάτμισης και διαπνοής. Επειδή η εξάτμιση και η διαπνοή συντελούνται ταυτόχρονα είναι δύσκολο να τις ξεχωρίσουμε. Οπότε τις υπολογίζουμε ή τις μετρούμε ταυτόχρονα.
Εξάτμιση (evaporation): Η μετατροπή του νερού από την υγρή στην αέρια φάση (υδρατμούς).
Ο ρυθμός εξάτμισης εξαρτάται από:
(1) Την φυσική διαθεσιμότητα του νερού (πχ. λίμνη vs βρεγμένο έδαφος)
(2) Την διαθεσιμότητα θερμικής ενέργειας (πχ. μέρα vs νύκτα)
(3) Την ευκολία με την οποία διαχέονται οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα (εξαρτάται από τον άνεμο, την ατμοσφαιρική πίεση κτλ.)
Εξατμισήμετρο: Μικρή λεκάνη με νερό εξοπλισμένη με όργανα για την μέτρηση της απώλειας νερού από την υδάτινη επιφάνεια.
Διαπνοή: Η μετατροπή του νερού σε υδρατμούς που πραγματοποιείται στους πόρους (στόματα) των φυτών.
To 97–99.5% του νερού που απορροφούν τα φυτά από το έδαφος αποβάλλεται στην ατμόσφαιρα με την διαπνοή.
Ερώτηση: Πώς προσαρμόζεται ένα φυτό σε συνθήκες έλλειψης νερού;
Tα φυτά ελέγχουν το ρυθμό διαπνοής μέσω της ρύθμισης των ανοιγμάτων των στομάτων τους. Έτσι, σε συνθήκες έλλειψης νερού, τα στόματα κλείνουν και η διαπνοή περιορίζεται στο ελάχιστο.
3.3.2. Υπολογισμός της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής (PET)
Δυνητική εξατμισοδιαπνοή καλλιέργειας αναφοράς (PET0): Είναι η μέγιστη εξατμισοδιαπνοή για επιφάνεια καλυμμένη με χαμηλή χλωρίδα (καλλιέργεια αναφοράς) υπό συνθήκες απεριόριστης διαθεσιμότητας νερού. Είναι δηλαδή η μέγιστη εξατμισοδιαπνοή που μπορεί να υπάρξει σε συγκεκριμένη θέση για δεδομένες παραμέτρους θερμοκρασίας, ακτινοβολίας, υγρασία κτλ.
Η Δυνητική Εξατμισοδιαπνοή PET για κάθε άλλη μορφή βλάστησης μπορεί να προκύψει από την PET0 της καλλιέργειας ή να μετρηθεί (λυσίμετρο). Για να υπολογίσουμε την PET μιας συγκεκριμένης καλλιέργειας, υπολογίζουμε πρώτα την PETo (δυνητική εξατμισοδιαπνοή καλλιέργειας αναφοράς) για τις περιβαλλοντικές συνθήκες στην συγκεκριμένη περιοχή και στην συνέχεια την πολλαπλασιάζουμε με τον φυτικό συντελεστή kc της καλλιέργειας.
Μέθοδος Penman-Monteith (1965): Η επικρατέστερη μέθοδος εκτίμησης της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής. Δεν θα τη χρησιμοποιήσουμε στο μάθημα επειδή η εφαρμογή της είναι υπολογιστικά χρονοβόρα (όχι όμως δύσκολη).
Μέθοδος Blaney-Criddle: Εμπειρική σχέση εκτίμησης της μηνιαίας PΕΤ0 συνάρτηση της θερμοκρασίας και του μέσου ποσοστού ωρών ηλιοφάνειας.
PETo = 0.254 ∗ p (32+1.8 Ta) [mm/month]
PET = kc∙ PETo [mm/month]
p = το ποσοστό ωρών ηλιοφάνειας του συγκεκριμένου μήνα σε σχέση με το σύνολο των ωρών ηλιοφάνειας του έτους. Εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος, και τον μήνα του έτους. Το παίρνουμε έτοιμο από τον Πίνακα.
Τα = μέση μηνιαία θερμοκρασία [°C]
kc = ο φυτικός συντελεστής (αδιάστατος, εξαρτάται από την καλλιέργεια)
Ο πιο κάτω πίνακας δίνει το ποσοστό ωρών ηλιοφάνειας του κάθε μήνα ως ποσοστό των συνολικών ωρών ηλιοφάνειας του έτους. Επιλέγουμε το γεωγραφικό πλάτος στο οποίο βρίσκετε η καλλιέργεια και το μήνα.
Παράδειγμα 3: Υδατικό Έργο Περιοχής (Kilifi)
Για την τοποθεσία Kilifi (3° Βόρεια, Τα=25°C), να εκτιμηθούν οι ανάγκες σε νερό Ύδρευσης και Άρδευσης ώστε να προγραμματισθεί η κατασκευή του υδατικού συστήματος της περιοχής.
•Γεωργική Έκταση: 80 km2 (μόνο καλλιέργειες ζαχαρότευτλου kc = 0,85)
•Πληθυσμός (2020): 130 000 με ετήσια αύξηση 5%
•Διάρκεια ζωής σχεδιασμού του έργου: 50 χρόνια
Ερώτηση: Πόση ποσότητα νερού χρειάζεται για την παραγωγή ενός κιλού σταφύλι;
Στοιχεία από μελέτη στην Κύπρο που δίνει τη ποσότητα νερού άρδευση ανά kg που παράγεται.
FAO – Food and Agriculture Organization of the United nations
Καλή βιβλιογραφική πηγή για θέματα καλλιεργειών: http://www.fao.org/3/x0490e/x0490e04.htm
Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής για κατανόησης του περιεχομένου υπάρχουν ΕΔΩ