Irigarea culturilor in cadrul fermelor. Ghid de aplicare.
Autor: Ilie Biolan (coordonator)
Editura: A.G.I.R.
Format: 17x24 cm
Nr. pagini: 336
Coperta: brosata
ISBN: 978-973-720-717-3
Anul aparitiei: 2018
COLECTIVUL DE ELABORARE:
Ilie Biolan (coordonator)
Daniel State
Danut Maria
Cristina Antoniac
Costel Biolan
Gabriel Vulpe
Dan Radulescu
Carmen Necula
PREFATA
Incalzirea globala a atmosferei s-a evidentiat prin studiile efectuate pe plan international in perioada 1881 - 2005, incalzire care este diferentiata pe zone, cu o extindere mai mare pentru emisfera nordica. Intervalul cel mai calduros a fost 1988 - 2006, dintr-o perioada de 124 ani luati in studiu. Anul 2005 a fost cel mai calduros, inregistrandu-se o temperatura globala medie de 14,77 °C . Ulterior anii 2006 si 2010 au fost la fel de caldurosi.
Estimarea pe termen lung pentru apa, ca element al vietii si al mediului, a fost prezentata la cel de-al II lea Forum Mondial al Apei de la Haga, din martie 2000, destinat sa identifice cerintele de apa si resursele necesare in secolul XXI. In Platforma Tehnologica (PT 25), intitulata Apa curata (Water Supply and Sanitation, WSSTP), la sectorul de lucru TWG 4, care se refera la Apa in agricultura (Water in Agriculture), precum si in subsectorul A.1 - Agricultura irigata, se mentioneaza ca: „Urmare a schimbarilor climatice preconizate, agricultura prin amenajarile de irigatie va deveni unul dintre utilizatorii de apa cei mai importanti”. Lucrarea se integreaza din acest punct de vedere in obiectivele WSSTP - TWG 4, care conform temei „Calitatea Apei si Impactul de Mediu (tabelul 3 - Necesitatile fermierilor si cerinte de cercetare pe subsectorul Agricultura Irigata) - dezvoltarea de tehnologii de irigatie” include fertirigatia si chimirigatia iar cercetarile recomandate sunt de tip „B” - Tehnologii performante si „E” - Sisteme de solutii.
Directiva Cadru a Apei (2000/60/EC) ofera cadrul legislativ pentru protectia si imbunatatirea calitatii orcarui tip de resursa de apa. Adoptarea directivei de catre fiecare stat din UE s-a facut la finele anului 2003, estimandu-se ca efectele se pot solutiona pana in anul 2015.
Irigatia reprezinta atat o secventa tehnologica importanta in agrotehnologia plantelor de cultura, cat si cel mai important mijloc tehnic de eliminare a deficitului hidric din sol, constituind infrastructura dezvoltarii durabile. Tehnologiile de irigare au evoluat in sensul reducerii consumului de apa la plante (picurare, microaspersiune), a valorificarii superioare a apei prin reducerea pierderilor, asocierea cu alte lucrari (fertilizare, erbicidare etc.) si utilizarea altor surse de apa (uzata provenita de la animale sau din mediul rural, urban si industrial).
Factorii principali in realizarea unor productii agricole ridicate si stabile sunt urmatorii: genetici (potentialul genetic al plantei), ingrasamintele (organice si minerale), apa (precipitatii si irigatii), pedologici si climatici.
Agricultura este principala activitate desfasurata de oameni din cele mai vechi timpuri, fiind si singurul mod de asigurare a existentei. Trecerea de la dezvoltarea extensiva a agriculturii la agricultura intensiva s-a realizat in ultimul secol datorita cresterii populatiei lumii cat si a eficientei acestei activitati.
Agricultura din Romania trece printr-o perioada de transformare, in care marimea suprafetelor ce revin proprietarilor particulari este redusa si populatia care lucreaza in agricultura a depasit 44% din populatia tarii. In aceasta situatie s-au extins suprafetele cu culturi horticole, unele lucrari agricole se pot executa manual iar interesul pentru realizarea de culturi ecologice a crescut.
Intensificarea si eficientizarea agriculturii se realizeaza prin mecanizarea, chimizarea, extinderea culturilor de mare productivitate, dezvoltarea lucrarilor de imbunatatiri funciare, ameliorarea solurilor, etc.
Irigatiile constituie una din principalele mijloace prin care se poate valorifica forta de munca disponibila si contribuie la obtinerea unor productii marite in perioadele secetoase. In ultimii ani, in cursul aceluiasi an, perioadele ploioase alterneaza cu cele secetoase si de aceea plantele nu primesc apa suficienta fie la rasarire, crestere sau fructificare. Culturile agricole in procesul de crestere si fructificare au nevoie de cantitati diferite de apa pentru obtinerea de productii sigure si stabile si in multe cazuri plantele nu se pot dezvolta pentru ca apa provenita din precipitatii naturale sau freatic nu exista sau este insuficienta. De aceea, completarea necesarului de apa la planta prin diverse metode de udare, folosind sursele locale de apa existente si utilizarea de tehnologii noi de aplicarea udarii precum si tehnologii combinate, contribuie la cresterea eficientei irigatiei si la realizarea unei agriculturi durabile.
Pana la mijlocul secolului al XX-lea, irigatiile se efectuau in special prin scurgere la suprafata, dupa al doilea razboi mondial s-au extins irigatiile prin aspersiune iar in utimii ani s-a extins irigatia prin picurare, in special la culturile horticole.
Pasii ce sunt in masura sa previna viitoare crize alimentare mondiale trebuie sa includa adevarate „plase sociale eficiente”, masuri eficiente de contracarare a volatilitatii preturilor ce includ utilizarea rationala a rezervelor de hrana, investitii semnificative in modernizarea infrastructurii de irigatie si desecare-drenaj, inclusiv tehnologii moderne si tehnici de management care asigura o distributie echitabila a apei intre utilizatori, construirea unor noi sisteme de gospodarire a apelor, anticiparea corecta a impactului fenomenelor meteorologice extreme si a schimbarilor de ordin climatic (in special in domeniul agriculturii neirigate), sporirea productivitatii in cadrul exploatatiilor agricole si punerea la punct a acelor mecanisme de guvernanta echitabila care sa fie aplicate micilor fermieri in cadrul unor noi aranjamente institutionale favorabile.
Orice program de investitii [43], actual sau viitor, este necesar sa inceapa de la solicitarea utilizatorului de apa, cu accentul pus pe responsabilizarea acestuia. Oricat de scazute ar fi costurile si oricate avantaje/subventii ar primi fermierul, o activitate de irigatii eficienta poate fi desfasurata doar daca sunt indeplinite cumulativ conditiile de mai jos:
- exista o structura a culturilor adecvata irigatiilor, astfel incat sa asigure un spor de productie ce acopera costurile de exploatare si asigura un profit consistent fermierului;
- existenta unei experiente / traditii in irigatii.
Ambele conditii pot fi compensate de capacitati economice. Fara aceste conditii nu se poate vorbi decat de entuziasm fara fundament, iar in cazul celor care propun irigatiile cu orice pret in perioadele secetoase este doar o manifestare demagogica. La nivelul celor implicati in sectorul irigatiilor (institutii, fermieri) este necesara recunoasterea faptului ca irigatiile nu sunt pentru toti fermierii. Structurile agrare sunt mult schimbate fata de momentul proiectarii si executiei sistemelor de irigatii. Irigatiile reprezinta o treapta superioara in dezvoltarea fermelor, nu se poate oferi unui fermier irigatii prin sistemele ANIF, daca respectivul fermier nu a atins un nivel de dezvoltare economica care sa-i permita sa administreze irigatiile.
O alta necesitate este recunoasterea faptului ca irigatiile nu sunt obligatia Statului; nu se pot cheltui bani pentru irigatii doar ca sa se raspunda unor perceptii false ale opiniei publice si ale mass-media. Irigatiile nu trebuie sa fie introduse nici cu sila si nici anuntate ca teme electorale. Irigatiile trebuie percepute drept o componenta de business [43].
In perioada 1981-2006, Institutul de Cercetare si Inginerie Tehnologica pentru Irigatii si Drenaje Baneasa Giurgiu, in prezent Baza de Cercetare-Dezvoltare Baneasa Giurgiu, sucursala a Institutului National de Cercetare-Dezvoltare pentru Imbunatatiri Funciare Bucuresti, I.N.C.D.I.F.-“ISPIF” impreuna cu alte institute, statiuni si firme au conceput si experimentat instalatii de udare cu deplasare mecanizata si udare din mers, solutii tehnice care au fost brevetate, omologate si au constituit subiecte multor teze de doctorat.
Cercetarile efectuate in Romania la aceste instalatii au urmarit reducerea presiunii de lucru, imbunatatirea indicilor calitativi ai udarii, micsorarea consumului energetic, evitarea poluarii mediului, realizarea de solutii tehnice originale, sa functioneze si cu ape uzate sau conventional curate, sa ude suprafete mai mici cu texturi si culturi diferite, sa execute concomitent cu udarea si alte activitati (fertilizarea, erbicidarea, protectie la inghet, etc), sa fie simple constructiv si cu fiabilitate ridicata.
Lucrarea s-a elaborat in cadrul proiectului Nucleu N 40/2016: „Valorificarea unor resurse naturale prin amenajarile de imbinatatiri funciare cuprinse in proiectele de dezvoltare rurala durabila -Fundamentarea si identificarea de solutii noi pentru amenajarile de imbunatatiri funciare din Romania”, de catre un colectiv din cadrul I.N.C.D.I.F.- ISPIF.
Lucrarea isi propune sa costituie un ghid de aplicarea irigatiilor in fermele agricole si sa contribuie din punct de vedere tehnic, economic si managerial la reabilitarea si modernizarea amenajarilor de irigatii.
Lucrarea se adreseaza specialistilor din domeniile imbunatatiri funciare, agricol, mecanic, horticol, protectiei mediului, specialistilor din organizatiile utilizatorilor de apa, proprietarilor de terenuri agricole, fermierilor si studentilor din invatamantul superior agricol.
Autorii acestei lucrari au experienta in domeniul irigatiilor si au fost cercetatori in cadrul laboratorului cu acelasi nume din cadrul Institutului de Cercetare si Inginerie Tehnologica, ICITID Baneasa-Giurgiu, in prezent, Baza de Cercetare-Dezvoltare, sucursala a Institutului National de Cercetare-Dezvoltare pentru Imbunatatiri Funciare, INCDIF-ISPIF Bucuresti.
Autorii multumesc celor care au facut posibila publicarea cartii.
CUPRINS
Prefata
Valorificarea unor resurse naturale prin amenajarile de imbunatatiri funciare cuprinse in proiectele de dezvoltare rurala durabila - Fundamentarea si identificarea de solutii noi pentru amenajarile de imbunatatiri funciare din Romania 2
Introducere 2
Resursele de apa din Romania 4
1. ANALIZA SITUATIEI ACTUALE A PRACTICILOR AGRICOLE 5
1.1 Analiza asolamentelor, rotatia culiurilor si amplasarea lor in plotul de irigat 5
1.2 Necesarul de apa pentru culturi, productii agricole, imput-uri pentru agricultura irigata 7
1.2.1. Necesarul de apa pentru fiecare cultura, productie agricola 7
1.2.2. Input-uri in agricultura irigata in prezent 8
1.3. Analiza instalatiilor de udare existente 8
1.4. Analiza modului in care OUAI-urile aplica irigatiile 13
1.5. Prognoza si avertizarea udarilor 13
2. ANALIZA SOLUTIILOR PRIVIND CRESTEREA RANDAMENTULUI DE POMPARE SI TRANSPORT AL APEI IN AMENAJARILE DE IRIGATII INTERIOARE 22
2.1. Consideratii generale 22
2.2. Masuri de reducere a pierderilor de apa din reteaua de transport si distributie 22
2.2.1 Interventii la conductele din tuburi PREMO 30
2.3. Masuri de reducere a consumului de energie in statiile de pompare 37
2.3.1. Reducerea consumului de energie prin introducerea reglajului automat al presiunii de refulare - prin dotarea SPP-urilor cu instalatii de automatizare cu hidrofor, fara variator de turatie 40
3. ELABORAREA DE SOLUTII PENTRU REDUCEREA PRESIUNII SI A NORMELOR DE UDARE LA INSTALATIILE DE UDARE 75
3. 1. Cerintele de apa si regimuri de irigatie 76
3.1.1. Calculul normei de irigatie 76
3.1.2. Calculul cerintelor de irigatie pe baza bilantului hidric lunar (pentru proiectarea amenajarilor) 79
3.1.3. Programarea udarilor in cazul irigatiei optimale si deficitare 82
3.2 Solutii de udare la presiuni reduse 86
3.2.1. Sisteme de udare la presiuni joase 86
3.2.2. Sistemul de udare la joasa presiune-LEPA ce echipeaza instalatiile cu pivot central sau cu deplasare frontala 87
3.2.3. Sistemul de udare la joasa presiune-LESA ce echipeaza instalatiile cu pivot central sau cu deplasare frontala 87
3.2.4. Sistemul de udare la joasa presiune-MESA ce echipeaza instalatiile cu pivot central sau cu deplasare frontala 87
3.2.5. Sistemul de udare la joasa presiune-LPIC ce echipeaza instalatiile cu pivot central sau cu deplasare frontala 87
3.2.6. Sistemul de udare la joasa presiune ce echipeaza instalatiile cu tambur si furtun 88
3.2.7. Sisteme de udare prin aspersiune 91
3.2.7.1. Tipuri de sisteme de udare prin aspersiune 91
3.2.7.2. Distantarea aspersoarelor 92
3.2.7.3. Tipuri de aspersoare 93
3.2.7.4. Modalitati de udare cu aspersoare 98
3.2.7.5. Comparatii referitoare la pierderile de apa 100
3.3. Tehnica irigatiei subterane 103
3.3.1.Generalitati 103
3.3.2. Tipuri de amenajare 104
3.3.3.Schema de amenajare prin capilariate 105
3.3.4.Tehnica irigatiei punctiforme 106
3.4.Tehnologia de udare cu instalatia prin picurare, IUP 107
3.4.1 Descrierea instalatiei 107
3.4.2. Principalele cerinte pentru irigatia prin picurare 108
3.4.3. Limite de aplicabilitate ale irigatiei prin picurare 109
3.4.4. Cerinte ale tehnologiei de udare privind componentele
instalatiilor de irigare prin picurare 110
3.4.5. Caracteristici tehnice ale unui modul al instalatiei de udare prin picurare 114
3.4.6. Cerinte dispozitive de udare 115
3.4.7. Dispunerea dispozitivelor si conductelor de udare 119
3.4.7.1 Distanta dintre picuratoare (pe conducta de udare) 119
3.4.7.2. Distanta intre conductele de udare 120
3.4.7.3.Indicatori de calitate a udarii 122
3.4.8. Dimensionare retea de transport apa 123
3.4.8.1. Determinarea capacitatii de transport a conductelor de distributie 123
3.4.8.2. Toleranta la variatiile de presiune 124
3.4.8.3. Dimensionarea conductelor de udare 125
3.4.8.4. Dimensionarea conductelor tertiare 130
3.4.9. Dimensionare echipamente de filtrarea apei 130
3.4.9.1. Filtre cu materiale granulare 130
3.4.10. Elementele tehnologiei de udare 133
3.4.10.1.Necesarul de apa pentru irigatia prin picurare 133
3.4.10.2. Elementele tehnice ale udarii 134
3.4.10.3. Elementele regimului de irigatie 139
3.4.11. Aspecte ale aplicatiilor pentru tratamente de chimizare utilizand apa de irigatie in tehnologia de picurare 142
3.4.12. Dimensionarea amenajarii de irigatii prin picurare 142
3.4.12.1. Scheme de amenajare 142
3.4.12.2. Dimensionarea ansamblului frontal 143
3.4.13. Executia amenajarii 145
3.4.14. Exploatarea si intretinerea amenajarii 148
3.4.15. Reguli de protectia muncii 149
4. SOLUTII DE UDARE CU NORME MICI 151
4.1. Solutii de administrare ingrasaminte chimice concomitent cu apa de udare - fertirigatia 151
4.1.1. Metode de fertirigare 151
4.1.2. Metode de injectie si echipamente de injectie 151
4.1.3. Elemente de calcul la fertirigatie 152
4.1.4. Monitorizarea injectiei 158
4.1.5. Fertirigatia la pomi 160
4.1.6. Fertirigatia in sera 162
4.1.7. Fertirigatia culturilor de camp 168
4.1.8. Tehnologii de fertirigare cu diferite instalatii de udare 174
4.1.8.1. Aplicarea ingrasamintelor cu instalatia de udare prin picurare, IUP, echipata cu picuratoare 174
4.1.8.2. Aplicarea ingrasamintelor cu instalatia de irigare cu tambur si furtun, IATF, echipata cu rampa si duze/furtunuri 176
4.1.8.3. Aplicarea ingrasamintelor cu instalatia de irigare cu pivot central, IAP, echipata cu sistem de udare la presiune joasa 179
4.1.8.4. Aplicarea ingrasamintelor cu instalatia de irigare cu deplasare frontala, IADF, echipata cu sistem de udare la presiune joasa 183
4.1.9. Metodologia de lucru 186
4.1.10. Recomandari privind aplicarea ingrasamintelor de azotat de amoniu, NH4NO3 (13-0-46) 187
4.2. Tehnica si tehnologie de modelare a suprafetei solului pentru stocarea uniforma a apei din precipitatii 188
4.2.1. Descrierea masinii 188
4.2.2. Elemente de calcul 192
4.2.3. Scheme tehnologice de lucru 193
4.3. Instalatie si metoda de udare in sisteme de irigatii bivalente 197
4.3.1. Descrierea solutiei 198
4.3.2. Functionarea instalatiei 203
4.4. Instalatie si metoda de udare cu ape uzate diluate 204
4.4.1. Descrierea instalatiei 205
4.4.2. Functionarea instalatiei 208
4.4.3. Caracteristicile tehnice ale instalatiei IATF - 300 echipata cu rampa si schema de udare a acesteia 209
4.5. Solutii de reducere a cantitatii de apa distribuita plantelor cu instalatia de udare prin picurare
Studiu de caz : AGROINTENS-VISTEA DE SUS, Judetul BRASOV 211
4.5.1. Prezentarea situatiei existente la S.C. AGROINTENS S.A. 211
4.5.2. Studiu de analiza 211
4.5.3. Propuneri de reducere a consumului de apa 212
5. STRATEGIA NATIONALA PRIVIND REDUCEREA EFECTELOR SECETEI, PREVENIREA SI COMBATEREA DEGRADARII TERENURILOR SI DESERTIFICARII, PE TERMEN SCURT, MEDIU SI LUNG 213
5.1. Scopul si obiectivele strategiei 213
5.2. Fondul funciar si consolidarea proprietatii 213
5.3.Imbunatatiri funciare si ameliorarea terenurilor degradate 214
5.4. Managementul solului si al culturilor agricole 214
5.5. Silvicultura, impadurirea terenurilor degradate si perdele forestiere 215
5.6. Cercetarea stiintifica 217
5.7. Cadrul natural. Factorii care genereaza sau influenteaza procesele de seceta, degradarea terenurilor si desertificarea 217
5.7.1.Geomorfologia 217
5.7.2. Pedologia 218
5.7.3. Hidrografia 218
5.7.4. Clima 219
5.7.5. Vegetatia si fauna 220
5.8. Statistica fenomenului de seceta pedologica 221
5.9. Statistica fenomenului de seceta hidrologica 221
5.10. Degradarea solului in corelatie cu fenomenul de seceta si desertificare 224
5.11. Adaptarea vegetatiei la conditii de seceta 224
5.12. Aspecte privind vulnerabilitatea la seceta a sectoarelor de activitate socio-economic 225
5.12.1. Agricultura 225
5.12.2. Sectorul viticol si pomicol 226
5.12.3. Gestionarea resurselor de apa 226
6. UTILIZAREA EFICIENTA A APEI LA NIVELUL FERMELOR IN CONDITIILE PROTECTIEI MEDIULUI SI A OPTIMIZARII EFICIENTEI EI DE UTILIZARE 229
6.1. Pentru ce au nevoie culturile agricole de apa? 229
6.2. De unde iau plantele apa de care au nevoie? 229
6.3 Masuri pentru buna folosire a apei in agricultura neirigata din regiunile cu ploi insuficiente 230
6.4. Agricultura in conditii de irigatie 232
6.4.1. De unde luam apa pentru irigatie? 232
6.4.2. Cum ajunge apa de irigatie pe terenul cultivat? 232
6.4.3.Cand si cata apa de irigatie trebuie aplicata? 233
6.4.4. Ce productii se pot obtine in urma aplicarii irigatiei? 235
6.5. Minimalizarea pierderilor de apa 235
6.6. Metode agrotehnice de conservare a apei 238
6.7 Maximizarea eficientei de utilizare a apei 238
6.8. Gestiunea optima a apei in regim irigat 240
7.SISTEME DE IRIGATIE 241
7.1 Implementarea sistemelor de irigatie 242
7.2 Dimensionarea sistemelor de irigatie 252
7.3 Metode de irigatie si infrastructurile aferente acestora 253
7.4 Infrastructuri de irigatie cu retele de canale din pamant, necaptusit 259
7.5 Infrastructuri de irigatie cu retele de canale din pamant, captusit 260
7.6 Infrastructuri de irigatie cu retele de jgheaburi 261
7.7 Infrastructuri de irigatie cu retele de conducte de joasa presiune 262
7.8 Infrastructuri de irigatie cu retele de conducte de inalta presiune 263
8. MANAGEMENTUL APEI IN FERMELE AGRO-ZOOTEHNICE 265
8.1 Masurile de crestere a eficientei irigatiei 265
8.2 Masuri de reducerea consumului de apa 265
8.3 Masuri de reducerea consumului de ingrasaminte 265
8.4 Masuri de reducerea presiunii de lucru la instalatia de udare 265
8.5 Masuri de reducerea pierderilor de apa 265
8.6 Aplicarea tehnologiilor combinate 266
9. CELE MAI BUNE PRACTICI DE MANAGEMENT PENTRU APLICAREA IRIGATIILOR
9.1.Programarea udarilor 269
9.2 Proprietatile solului si ale culturilor 271
9.3 Tehnologii de irigare imbunatatite 273
9.4 Gestionarea terenurilor irigate prin metode de suprafata 275
9.5 Evaluarea potentialului de scurgere a apei in cadrul unei suprafete irrigate 275
9.6 Uniformitatea ridicata de aplicare a apei 276
9.7 Lungimea de udare a apei la suprafata 276
9.8 Nivelarea terenurilor si sisteme de margini ale ploturilor irrigate prin brazde 277
9.9 Managementul aplicarii apei de irigatie 277
10.TEHNOLOGII NOI APLICATE LA B.C.D. BANEASA-GIURGIU 282
10.1. Tehnologia de modelat brazde compartimentate 282
10.1.1. Dispozitivul de modelat solul in brazde compartimentate la culturi prasitoare, simultan pe 5 intervale, DMBC5 -0 282
10.1.2. Echipamentul pentru modelat solul in brazde compartimentate la plantatii viti-pomicole, simultan in doua brazde pe un interval, PCVM2,2+EMBC2-0 284
10.2. Pregatirea terenurilor pentru utilizarea eficienta a apei 290
10.2.1. Nivelarea laser(LaserLeveling) 291
10.2.2. Compartimentarea brazdelor 291
10.2.3 Conservarea apei in sol cu resturi vegetale 291
10.2.4. Retinerea apei de scurgere 291
10.3. Sistemele de irigare eficienta -LEPA (Low Energy Precision Application) si LESA (Low Elevation Spray Application) 291
10.4.Apele uzate folosite in fertirigarea culturilor 292
10.5.Chimirigarea culturilor agricole 295
CONCLUZII 305
BIBLIOGRAFIE 310