Jéggel a fagy ellen - fagyriasztás és fagyvédelmi öntözési rendszer

A precíziós gazdálkodás elengedhetetlen elemei a saját területre vonatkozó agrometeorológiai adatok. Ennek érdekében a KITE Zrt. létrehozta a saját fejlesztésű - a felhasználó igényeihez igazítható - PrecMET agrometeorológiai állomáshálózatát. A szántóföldi kultúrákban történő hasznosításon túl újabb felhasználási területe a tavaszi fagyriasztás és fagyvédelmi öntözésirendszer-vezérlés a gyümölcsösökben.

Az utóbbi években - a globális felmelegedésnek köszönhetően az évszakok váltása lerövidült, a tél után viszonylag gyorsan érkezhet a tavaszi felmelegedés minek hatására a növények nedvkeringése megindul, így a kisebb fagyhatásokat is rosszul tűrik. Ezek a hirtelen jött tél végi felmelegedések és az ezzel együtt járó éjszakai fagyok, valamint a fagyveszélyes napok számának növekedése komoly károkat okozhatnak a gyümölcsösökben.

A tavaszi fagyoknak két fő formáját – szállított, illetve kisugárzási fagy - különböztetjük meg:

A szállított fagyok esetében az adott területre hideg légtömeg áramlik be, amely kiszorítja az ott található melegebb levegőt. Jellemzője az élénk légmozgás, illetve, hogy a levegő hőmérséklet szerinti rétegződésében általában nincs 0 °C fölötti réteg, vagyis a földfelszíntől kezdve 0 °C alatti hőmérsékletű a levegő és felfelé haladva egyre hidegebb lesz. Általánosan elmondható, hogy a szállított fagy ellen nagyon nehéz vagy egyáltalán nem lehetséges védekezni. Szerencsére 6-8 tavaszi fagyból általában 1 max. 2 a szállított fagy.

A másik formátum a kisugárzási fagy, mely elsősorban felhőtlen égbolt és alacsony páratartalom esetén alakul ki.  A földfelszín sokkal több hőt sugároz ki, mint amennyit napközben a napsugárzásból felvett. Az alsó légrétegek kisebb-nagyobb mértékben 0 °C alá hűlnek. Általában elmondható, hogy teljes szélcsend jellemző rá, és csak az alsó néhány méteres légréteg hűl le fagypont alá, míg 5 méter fölött már 0 °C feletti légréteg található. A kisugárzási fagyok ellen a hőtermelésre, a kisugárzás mérséklésére, valamint a légkeverésre alapozó fagyvédelmi módszerek többé, kevésbé megoldást jelenthetnek.

Milyen lehetőségei vannak a termelőknek a gyümölcsöseik fagytól való megvédésére?

A tavaszi fagyok elleni védekezésre több megoldás áll a termelők rendelkezésre, ám mindegyik módszernek vannak előnyei és hátrányai, melyek alkalmazhatóságukat meghatározzák.

Alapvetően a fagyvédelmi módszereket két fő csoportra oszthatjuk: passzív, illetve aktív módszerekre.

A passzív módszereknél a fagyos éjszakán közvetlenül nem avatkozunk be. Ezek lehetnek, a termőhely megfelelő kiválasztása, nagyobb koronamagasság kialakítása, fagytűrőbb alanyok, fajok, fajták választása, kémiai védekezés vagy a növénykondicionálás.

Fő célja a fagy jövőbeni elkerülése vagy gyakoriságának csökkentése, illetve esetleges hatásának mérséklése.

Az aktív fagyvédelmi módszerek lényege, hogy a fagyos éjszakán a hőmérséklet alakulásába közvetlenül beavatkozunk, már a fagy beállta előtt, vagy a fagy beállta után, a kritikus hőmérséklet elérésekor. Ezekkel a módszerekkel próbáljuk a fagy kialakulását gátolni vagy mérsékelni, vagyis az ültetvény hőmérsékletét növelni.

Az aktív fagyvédelmi módszerek a következők lehetnek:

• Légkeverés: mellyel a hideg levegő felhalmozódását akadályozzuk
• Füstölés, ködösítés: célja a hőkisugárzás csökkentése
• Fagyvédelmi öntözés: a víz fagyáshőjének felszabadításával történő hőtermelés
• Ültetvényfűtés: tüzelőanyagok égetésével történő hőtermelés

A következőkben ezen módszerek közül a fagyvédelmi öntözéssel kapcsolatos legfontosabb ismeretekről, gyakorlati tapasztalatokról esik szó.

Mindenekelőtt tekintsük át, hogy mi is az a fagyvédelmi öntözés és milyen alapokra épül.

Első hallásra talán ellentmondásosnak tűnik, hogy a növényi részeken történő mesterséges jégrétegképzés éppen a komolyabb fagykár elleni védelmet szolgálja, de ha tisztában vagyunk a víz azon fizikai tulajdonságával, hogy fagyása közben 1 g víz esetében 335 J (80 cal) hőmennyiség szabadul fel, már érthető minek köszönhető fagyvédelmi hatása.

Mindenki által ismert tény, hogy a víz fagyáspontja kb. 0 °C, ezzel szemben a zöld növényi részek fagypontja - a bennük lévő oldott anyagok, sók miatt   -1 és -3 °C között van. A víz kristályosodása során igen jelentős mennyiségű hő szabadul fel, mely bizonyos mértékig képes fagyáspont fölött tartani a növény hőmérsékletét. A másik jelentős befolyásoló tényező a hőfelszabaduláson túl, hogy a jég rossz hővezető, így lassítja a légkör hűtő hatásának érvényesülését. A fagyvédelmi öntözéssel csak a kisugárzási fagyok ellen tudunk védekezni. Ezzel a módszerrel kb. 6-8 °C hőmérséklet-különbséget lehet kiegyenlíteni.

Az öntözés indításának eldöntéséhez ismernünk kell a légkör jellemzőit. A kis sebességű szél fokozza a párolgást, ezért több vizet kell adagolni, illetve 3 m/s-nál nagyobb légmozgás esetén nem lehet elindítani a fagyvédelmi öntözést.

Kisugárzás esetén a növények hőmérséklete nem egyezik meg a levegőben mért adattal, annál 1,5-2 °C-al is alacsonyabb lehet, ezért a fagyvédelmi öntözés indításához nem a légköri „száraz„ hőmérsékletet, hanem a nedves hőmérsékletet kell figyelembe venni, mely függ a relatív páratartalomtól is.

A fagyvédelmi öntözést lehet lombkorona feletti, illetve alatti öntözéssel is végezni

Lombkorona feletti öntözés:

Az öntözés intenzitását, valamint az indítás és a leállítás időpontját illetően szigorú szabályokat kell követnünk. Az alkalmazás technológiájában elkövetett hiba ugyanis komoly termésveszteséget is okozhat.

A maximálisan tervezhető mennyiség nem kevesebb mint 4 mm/h és nem több mint 7 mm/h, mivel az ebből képződő jégtömeg már összetöri a legerősebb növényt és támrendszert is.

Az öntözést a nedves hőmérséklet 0 °C alá süllyedése esetén el kell kezdeni.

A módszer vízigénye: 40–50 m³/óra/ha, melyből adódik, hogy egy egész éjszakai védekezéshez legalább 4-500 m³ vízkészlettel kell rendelkeznünk hektáronként. A mikroszórófejes változatok víztakarékosabbak itt 2-300 m³ vízkészlet is elegendő, de hátrányuk, hogy -4-5 °C alatt a szórófejbe belefagyhat a víz, illetve kisebb hatékonyságúak.

Megfelelő öntözőrendszerrel kell rendelkeznünk, mely legalább 4 mm/h/m² mennyiségű víz kijuttatására alkalmas és az alábbi kritériumoknak kell megfelelnie:

• megfelelő méretű szárny és gerincvezeték
• lényeges a szivattyú méretezése
• fontos elem a megfelelő szórófej
• megfelelő hozamú kút vagy tározó tó szükség, folyamatos töltéssel, mivel szakaszolásra nincs lehetőség

Nagyon fontos, hogy az ültetvény vízelvezetése megfelelő legyen, mivel rövid idő alatt jelentős mennyiségű vizet juttatunk ki a területre, ennek elvezetésére az ültetvényben megfelelő lejtést kell kialakítani, amit már a gyümölcsös telepítésekor figyelembe kell venni.

Mivel a kijuttatott víznek folyamatosan szolgáltatni kell a hőenergiát a növény belső hőmérsékletének fenntartására, valamint a víz egy részének párolgásához, ezért az öntözésnek folyamatosnak kell lennie a fagyveszély teljes ideje alatt. Sőt mivel a fagyveszély elmúltával a jég oldódásához és a víz párolgásához is hőenergia szükséges, a folyamatnak mindaddig folytatódnia kell, amíg a légkör nem képes elegendőt szolgáltatni, ez pedig csak 8 °C elérése után következik be. Ha az öntözést hamarabb fejezzük be, annak következménye az lesz, hogy magunk fogjuk lefagyasztani a növényállományt.

Fontos azt is figyelembe venni, hogy a fagyási folyamat alatt a megvédendő növényi részeken jégréteg képződik, aminek súlya alatt egyes részek letörhetnek. Ennek elkerülése érdekében csak olyan (támrendszeres - lásd fenti kép) ültetvényben alkalmazható a technológia, amelyben biztosítva van a növényi részek támasztása.

Fagyvédelem lombkorona alatti öntözéssel

Amennyiben a gyümölcsöst a korona alatt elhelyezett miniszórófejekkel öntözzük, akár ezek is lehetőséget adhatnak bizonyos mértékű fagyvédelemre. Amikor a kisugárzási fagy nem nagyobb -2,5 °C-nál, valamint a talajfelszín száraz, és a relatív páratartalom alacsony, akkor ezzel a rendszerrel is sikeres lehet a fagyvédelmi öntözés.

A KITE Zrt. fagyriasztás- és fagyvédelmi öntözésvezérlő rendszere:

A KITE Zrt. derecskei telephelyén kiépítésre került a saját fejlesztésű fagyriasztás és fagyvédelmi öntözésirendszer-vezérlés.

Az almásban 0,60 m és 3,5 m magasságban került elhelyezésre egy nagy pontosságú hő- és páratartalom mérő, melynek az adatait egy ún. node továbbítja a területen – de nem az ültetvényben – elhelyezett agrometeorológiai bázisállomásnak. Ez méri a környezeti feltételeket, többek között  a szél erősségét (3 m/s -nál nagyobb szél esetén nem lehet indítani a fagyvédelmi öntözést), valamint referenciaértékként az ültetvényen kívüli hőmérsékletet.  

Az adatok GPRS kapcsolaton keresztül kerülnek továbbításra a szerver felé, ahol a rendszer kiszámolja a nedves hőmérsékletet, mely alapját képezi a fagyriasztásnak.

A két különböző magasságban elhelyezett szenzor méréséből egyrészt eldönthető, hogy szállított vagy radiációs fagyról van szó, másrészt amennyiben a nedves hőmérséklet 0 °C alá csökken, a rendszer a gazdálkodó telefonjára küldött SMS-ben elküldi a fagyriasztást. Így lehetősége nyílik arra, hogy a fagyriasztás alapján egy SMS-parancs kiadásával elindítsa a fagyvédelmi öntözést, illetve ugyanígy a fagyvédelmi öntözés végén szintén egy SMS-paranccsal leállítható a rendszer. A környezeti paraméterek folyamatosan nyomon követhetők a precgazd.hu portálon keresztül.

A rendszer előzetes felmérést követően, szükség szerinti módosítással, különböző fagyvédelmi öntöző rendszerekhez illeszthető.

Szerzők: Béres András, Varga Zoltán