Steuerung von Bewässerungssystemen im Gewächshaus mit Hilfe des Phytomonitoring
Authors: Εξάρχου Ευανθία 
Published: November 2021

Οι μοντέρνες θερμοκηπιακές καλλιέργειες χαρακτηρίζονται παγκοσμίως από την εφαρμογή μεθόδων υψηλής τεχνολογίας με στόχο την ικανοποίηση των οικονομικών και οικολογικών απαιτήσεων στην παραγωγή γεωργικών προϊόντων.Το πρόβλημα της όλο και αυξανόμενης έλλειψης νερού και της οικολογικής επιβάρυνσης από την χρήση φυτοπροστατευτικών προϊόντων απαιτεί τον έλεγχο και την ακριβή εφαρμογή του νερού και των λιπασμάτων. Πρωτοποριακά συστήματα και μέθοδοι άρδευσης όπως και οι τεχνολογίες καλλιέργειας με ανοικτά και κλειστά συστήματα υδροπονίας υπηρετούν αυτόν τον σκοπό.Στο επίκεντρο της ιδανικής διαχείρισης της άρδευσης στα θερμοκήπια βρίσκεται ο ακριβής προσδιορισμός του υδατικού ισοζυγίου της καλλιέργειας. Το φυτό ως μέρος του συστήματος SPAC (Soil- Plant – Atmosphere- Continuum), βρίσκεται ανάμεσα στο έδαφος και στην ατμόσφαιρα. Το νερό απορροφάται από το ριζικό σύστημα του φυτού και διαμέσου των λειτουργιών του αποβάλλεται τελικά με την μορφή υδρατμών στην ατμόσφαιρα. Την ποσοτική απόδοση του υδατικού ισοζυγίου στο σύστημα αυτό (SPAC) εξυπηρετούν οι μετρήσεις τόσο στο έδαφος και στην ατμόσφαιρα όσο και στο φυτό το ίδιο. Η μέθοδος του Phytomonitoring δίνει την δυνατότητα μέτρησης φυτικών παραγόντων απευθείας στο φυτό με την εφαρμογή ειδικών αισθητήρων.Στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής, εφαρμόστηκε η ειδική τεχνολογία του Phytomonitor – EPM 2005 (2006) για την καταγραφή της έντασης της στιγμιαίας διαπνοής σε θερμοκηπιακές καλλιέργειες. Η λειτουργία του συστήματος βασίζεται στην μέθοδο μέτρησης ανταλλαγής αεριών (Gas Exchange Method) σε μεμονωμένα φύλλα της καλλιέργειας. Για τον έλεγχο της άρδευσης κατασκευάστηκε ένας αλγόριθμος ο οποίος βασίζεται στα αθροιστικά σύνολα της διαπνοής της συνολικής καλλιέργειας.Η μέθοδος εξετάστηκε σε θερμοκηπιακές καλλιέργειες όπως τομάτας (Lycopersicum esculentum) , αγγούρι (Cucumis sativus),και ζέρμπερας (Gerbera jamesonii) και με διαφορετικά υποστρώματα (εδαφικό υπόστρωμα, υπόστρωμα περλίτη) σε καλλιεργητικά συστήματα φυτοδοχείων σε τραπέζι.Για την πιστοποίηση της ακρίβειας και της αντιπροσωπευτικότητας της μεθόδου εξετάστηκε η μέθοδος σε διαφορετικές εποχές κάτω από τις κλιματολογικές συνθήκες τόσο της βόρειας Ευρώπης (Γερμανία) όσο και της νότιας Ευρώπης (Ελλάδα). Παράλληλα εφαρμόστηκαν, η μέθοδος διαχείρισης άρδευσης με τενσιόμετρα (μέτρηση του υδατικού δυναμικού του υποστρώματος) και η μέθοδος έναρξης – διακοπής σε ορισμένους χρόνους, ως συγκριτικές μέθοδοι. Σε καλλιέργεια τομάτας εφαρμόστηκαν μετρήσεις της ταχύτητας ροής φυσικού χυμού (sap flow measurments) για την περαιτέρω σύγκριση της μεθόδου Phytomonitoring. Το υδατικό δυναμικό του υποστρώματος παρακολουθούνταν και καταγράφονταν σε όλες τις περιπτώσεις μέσω τενσιομέτρου. Η μέθοδος του τενσιομέτρου αποτελεί μία γρήγορη μέθοδος μέτρησης την οποία γνωρίζουν και χειρίζονται με σχετική ευκολία οι παραγωγοί. Ωστόσο η διαχείριση της άρδευσης δεν ανταποκρίνεται στην πραγματική υδατική ανάγκη της καλλιέργειας. Οι αισθητήρες παρουσιάζουν λειτουργικά και κατασκευαστικά ελαττώματα ενώ οι μετρήσεις δεν είναι αντιπροσωπευτικές για όλη την καλλιέργεια.Οι αισθητήρες μέτρησης της ροής φυτικού χυμού του Phytomonitor LPS -03 (Fa. Phytech) αποδίδουν μία σχετική μέτρηση της ροής βασιζόμενοι στην μέθοδο του θερμικού ισοζυγίου. Με την μέθοδο αυτή αποδίδεται η σχετική τάση της ροής του χυμού, το οποίο επιτρέπει την χρήση των τιμών μέτρησης επί της συνολικής καλλιέργειας.Το Phytomonitor EPM – μετράει με μία υψηλή δυναμική του 1 sec. Οκτώ (8) ειδικά κατασκευασμένες κυψελίδες εφαρμόζονται σε οκτώ (8) διαφορετικά φύλλα σε διαφορετικά σημεία της καλλιέργειας πετυχαίνοντας έτσι μία καλύτερη εφαρμογή των τιμών μέτρησης σε μεγάλα σύνολα καλλιέργειας. Η μέθοδος δεν εξαρτάται από την ποικιλία της καλλιέργειας.Με το τεστ εξάτμισης ελέγχθηκε η ακρίβεια της μεθόδου και τέθηκε ένα όριο σφάλματος μέτρησης 5,8%. Η χρήση των τιμών μέτρησης επί του συνόλου της καλλιέργειας εξετάσθηκε μέσα από τον υπολογισμό του υδατικού ισοζυγίου της συνολικής καλλιέργειας για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα. Επιτεύχθηκαν υψηλές συσχετίσεις μεταξύ μετρούμενων και υπολογιζόμενων αθροισμάτων διαπνοής.Η διαχείριση της άρδευσης ακολουθήθηκε με βάση τις μετρήσεις της διαπνοής και των εξ αυτών υπολογιζόμενων αθροισμάτων διαπνοής και με στόχο μία προκαθορισμένη ποσότητα απορροής. Ο στόχος αυτός επιτεύχθηκε ακόμα και κάτω από συνθήκες υψηλών ακτινοβολιών και υψηλής ατμοσφαιρικής υγρασίας.Η μέθοδος διαχείρισης άρδευσης συγκρίθηκε με την μέθοδο διαχείρισης με την χρήση τενσιομέτρων. Οι μέθοδοι δεν διέφεραν στατιστικώς σημαντικά σε ότι αφορά τον αριθμό των καρπών, φύλλων ή το μέγεθος των φυτών.Με στόχο την άρδευση καλλιεργειών σύμφωνα με τις υδατικές τους ανάγκες, ορίστηκε η ποσότητα απορροής στο ελάχιστο (<5%). Το όριο αυτό επιτεύχθηκε χωρίς να αυξηθεί η αλατότητα στο υπόστρωμα και χωρίς αρνητική επιρροή στην απόδοση και την ανάπτυξη της καλλιέργειας.Συμπεράσματα:Η μέθοδος διαχείρισης της άρδευσης με την βοήθεια μετρήσεων αθροισμάτων διαπνοής μπορεί να υποστηριχθεί και να επιτηρηθεί από την μέθοδο του τενσιόμετρου. Η ανάλυση της τάσης του υδατικού δυναμικού στο υπόστρωμα/ έδαφος μπορεί να βοηθήσει προς αυτή την κατεύθυνση. Ωστόσο είναι απαραίτητη η προσαρμογή μοντέλων ανάπτυξης της καλλιέργειας στον αλγόριθμο, ώστε να αυξηθεί η ακρίβεια της μεθόδου με στόχο την ακριβέστερη εφαρμογή ποσοτήτων νερού σύμφωνα με τις ανάγκες της καλλιέργειας.Η μέθοδος των αθροισμάτων διαπνοής παρέχει την δυνατότητα μέτρησης των κλιματικών παραγόντων (ακτινοβολία, VPD) και τον υπολογισμό των αθροισμάτων τους στο διάστημα ανάμεσα στις αρδεύσεις. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η εξέταση της διαχείρισης της άρδευσης βασιζόμενη σε μοντέλα που θα βασίζονται σε αυτά τα σύνολα. Η μέθοδος του Phytomonitoring μπορεί να έχει ρόλο επίβλεψης για την σωστή λειτουργία μίας τέτοιας μεθόδου άρδευσης.