Az öntözés a növényekre történő pótlólagos vízkijuttatás, amennyiben a talajban lévő vízkészletek és a csapadékból származó természetes vízellátás nem elegendő a növénytermesztés igényeihez. Bár ez a meghatározás egyszerűen hangzik, a mezőgazdasági öntözés optimális megvalósítása valójában összetett feladat.
Az öntözés szükségességét a földrajzilag változó talajtulajdonságok, mint például a víztároló képesség vagy az aggregációs stabilitás, valamint az időjárás tér-időbeli változása határozza meg. Emellett a növények vízigénye is változik az egyes növekedési fázisok során, és a különböző kultúráké is eltér egymástól. Ennek következménye az öntözési igények térben és időben heterogén mintázata. A megvalósításába beletartozik az egyes termőhelyeken a legjobb öntözési idő meghatározása, valamint a megfelelő öntözési szint és az ideális öntözési ráta alkalmazása.
Jelenleg mintegy 100 német és nemzetközi öntözőipari vállalat kínál kiválóan alkalmas megoldásokat a mezőgazdasági öntözéshez. A kiforrott, bevált és új technológiákat folyamatosan kombinálják, így javítva a kínálatot.
A víz- és energiafogyasztás hatékonyságának növelése felé mutató tendencia töretlen, és az éghajlatváltozás és az öntözés iránti igény ezzel összefüggő növekedése, valamint a vízkészletek csökkenése mellett minden eddiginél fontosabbá válik. Ebben a tekintetben a digitalizáció egyre fontosabb szerepet játszik az öntözésben.
Digitalizáció
A digitalizáció lehetővé teszi nagy mennyiségű adat összegyűjtését és gyors feldolgozását. A gyors adatátvitellel együtt ezek az adatok segítik a különböző mezőgazdasági gépek és rendszerek összekapcsolását és kommunikációját, amit mezőgazdaság 4.0nak neveztek el. Ennek megfelelően a digitális öntözés fogalma a rendszerek és alkatrészek hálózatba kapcsolását jelenti a növények optimális öntözése érdekében. Az alkalmazott öntözési technológiától függően ez az öntözés részleges vagy akár teljes automatizálását is lehetővé teszi. Ebben a folyamatban az okostelefonok egyre inkább központi elemmé válnak a felhasználók számára, akik a megfelelő alkalmazások segítségével nemcsak az öntözés aktuális állapotát tudják nyomon követni, hanem például figyelmeztethetnek és beavatkozhatnak, ha problémák merülnek fel, illetve valós idejű információkat is lekérhetnek a növények öntözési igényeiről.
Mesterséges intelligencia
A digitalizáció és a nagy mennyiségű adat feldolgozásának lehetősége a mesterséges intelligencia (Artificial Intelligence, AI) alkalmazásának előfeltétele. Az AI a jövőben jelentős szerepet fog játszani az öntözésben. A mesterséges intelligenciát már ma is használják a légi felvételek kiértékelésére. Ehhez az alapul szolgáló algoritmus először megtanulja a bemeneti változók és a célváltozó közötti kapcsolatokat a megadott adatok alapján. Később az algoritmus képes a bemeneti változó értékeinek egy adott kombinációjából levezetni a célváltozó értékét, a megtanult kapcsolatok alapján. A légi felvételek esetében a bemeneti változók általában meghatározott hullámhosszúságú vagy hullámhossz-tartományú fényvisszaverődések. A célváltozók lehetnek térbeli felbontású információk a különböző növényi jellemzőkről vagy a növények vízállapotáról és így a növények öntözési igényéről. A mesterséges intelligencia alkalmazása azonban nem korlátozódik kizárólag a képkiértékelésre. A talajnedvesség-érzékelők adatai például kiértékelhetők a mesterséges intelligencia segítségével, és felhasználhatók a talaj abszolút nedvességértékeinek meghatározására. Az öntözés tervezésekor a mesterséges intelligencia ki tudja értékelni a különböző inputokból (talaj, növény, időjárás) származó kombinált mérési adatokat, és öntözési ajánlásokat tud kiadni az adott helyekre. A mesterséges intelligencia alkalmazása jelenleg még elsősorban a kutatási projektek területe, de az első, légi képeken alapuló, öntözésre szolgáló mesterségesintelligencia-megoldások már elérhetőek a piacon. Számuk várhatóan gyorsan növekedni fog, amint a megfelelő kutatási projektek sikeresen lezárulnak, és a termékek később pénzzé válnak.
Öntözésirányítás
A víz- és energiafogyasztás hatékonyságának növelése csak az öntözés optimalizált irányításával érhető el. Az öntözésirányítás az optimális öntözéshez szükséges valamennyi tevékenységet és funkciót magában foglalja. Ezek közé tartozik a termőterület figyelemmel kísérése az öntözési szükséglet meghatározása érdekében, az öntözési tevékenységek tervezése, az öntözés ellenőrzése, a rendszerhibák esetén a figyelmeztető lehetőségek integrálása és nem utolsósorban az elvégzett öntözés dokumentálása. Az öntözési igény nyomon követését a mezőgazdasági gyakorlatban még mindig gyakran elhanyagolják. Ez az öntözési igény és az öntözési szint becslésére mért éghajlati változók (éghajlati vízmérleg) segítségével vagy a talajvízkészletek regisztrálására (talajnedvesség-érzékelőkkel) terjed ki a technika jelenlegi állása szerint.
E két megközelítés egyike sem alkalmas azonban az öntözési igények fent említett tér-időbeli heterogén mintázatának részletes azonosítására. Ennek elérésére a drónok vagy műholdak segítségével történő képalapú megközelítések ígéretesek. Már kínálnak olyan szolgáltatásokat, amelyek például egy hidrológiai növényhelyzeti modellt kombinálnak műholdas képekkel, és ennek alapján 10 m-es rácshálóban precíziós öntözési ajánlásokat vezetnek le. A műholdképek hátránya a felhők okozta zavarok lehetősége, illetve a képek viszonylag alacsony térbeli felbontása (pixelmérete). Az alacsony repülési magasság miatt a drónalapú képalkotás lényegesen jobb felbontást kínál, és képes az egyes növények vagy levelek azonosítására. A mezőgazdasági területek drónalapú képalkotásának már több szolgáltatója is létezik, amelyek az adott kérdéstől függően különböző kamerákat (különösen spektrális, infravörös és RGB-kamerákat) használnak. Az öntözéstervezés a megfigyelés alapján történik. Ez határozza meg az öntözés idejét, szintjét és időtartamát, amit aztán az öntözésvezérlő rendszer hajt végre a földön. Az öntözés összetettsége különösen az egységesen öntözött, kijelölt részterületek méretétől és számától függ. Következésképpen a helyhez kötött öntözőrendszereket úgy kell kialakítani, hogy a kijelölt részterületeket egyedileg lehessen öntözni. A mobil öntözésnél az öntözési szint és az öntözési sebesség változtatását menet közben is lehetővé kell tenni, amit a kör-öntözőberendezéseknél már megvalósítottak.
Együttműködés a szakterületekés a gyártók között
A digitalizáció és az optimalizált öntözésirányítás irányába mutató tendencia azt jelenti, hogy az öntözési igények térben és időben heterogén mintázata egyre jobbá válik, és lehetővé teszi az erre épülő optimális (precíziós) öntözést. A megvalósítás azonban tökéletes együttműködést tesz szükségessé a drónrepülés/szatellitek, a képkiértékelés, az adatkezelés és az öntözéstechnika különböző szakértői és szakemberei között. Biztosítani kell például, hogy a drónalapú öntözéstervezés a helyszínen ténylegesen megvalósítható legyen. Mivel egy beszállító vagy gyártó egyedül nagyon nehezen tudja lefedni az összes szükséges szakterületet, az egyes termékeknek kompatibilisnek kell lenniük egymással. A megfigyelések azt mutatják, hogy a versenytársak vagy harmadik felek termékeihez interfészeket nyitnak meg vagy hoznak létre újonnan, illetve, hogy az együttműködés más formái, például közös adatszabványok létrehozása zajlik a kiegészítő termékek közötti adatcsere egyszerűsítése és biztosítása érdekében.
Öntözési technológia
Az öntözési fejlesztések és innovációk jelenleg egyértelműen a digitalizációra és az optimalizált öntözésirányításra összpontosítanak. Ezzel szemben az öntözéstechnológiában a hangsúly eltolódott, ahol az innovációk főként a meglévő termékek fejlesztésére korlátozódnak. Az alapvető műszaki újítások az elmúlt években kevéssé voltak jellemzőek. Öntözési technológia nélkül nincs öntözés. Tömlőkkel lehet a vizet a termőterületekre eljuttatni, vezérlőrendszerek szabályozzák a víz áramlását, és a vizet a földekre szórófejekkel, fúvókákkal vagy csepegtető öntözőcsövekkel juttatják ki, helyhez kötött vagy mobil rendszerek és gépek segítségével. A digitalizálás fejlesztései és újításai után az öntözéstechnológiát olyan fejlesztések követik majd, amelyek célja, hogy a ma már rendelkezésre álló, nagy térbeli felbontású információkat precíziós vízkijuttatás formájában lehessen alkalmazni. A helyileg változó vízkijuttatásra szolgáló megoldások ezért egyre fontosabbá válnak – ilyen például az Agritechnicán bemutatott hidraulikus teleszkópos gém az öntözőberendezéshez a szabálytalan területek homogén öntözésére.
A jövő további innovációkat is hozhat, amelyek célja a párolgási veszteségek csökkentése és az öntözés közbeni szivárgás megakadályozása. A megfelelő alkalmazott kutatási és fejlesztési projektekhez továbbra is rendelkezésre állnak különféle finanszírozási programok, amelyek keretében az öntözési ágazat vállalatai is innovatív ötleteket dolgozhatnak ki és valósíthatnak meg, közösen az érintett kutatóintézetekkel.
DR. KLAUS SPOHRER, HOHENHEIMI EGYETEM, MEZŐGAZDASÁGI MÉRNÖKI INTÉZET CIKKE ALAPJÁN ÖSSZEÁLLÍTOTTA: FODOR MIHÁLY(DLG)
