Sucho: O ktorých inováciách by mali poľnohospodári vedieť vo vodnom hospodárstve

Ak sa každý deň pozeráte na dažďový radar, monitor sucha je na klávesových skratkách a ste si istí, že „každá daždivá oblasť okolo nás vždy len prejde“, predzvesťou je potom opäť sucho. Mnohí sa zaoberajú otázkou, ako v týchto časoch udržať v rastline viac vlahy alebo ako efektívnejšie dostať do rastliny viac vody. Prečo je to veľmi potrebné? S rastúcim globálnym otepľovaním sa suchá zhoršujú aj v strednej Európe. Helmholtzovo centrum pre výskum životného prostredia vypočítalo, že oteplenie o 3 °C v porovnaní s obdobím 1971 - 2000 povedie v niektorých častiach južného Nemecka k zdvojnásobeniu trvania sucha.

Spomalenie klimatických zmien je preto najvyššou prioritou. Farmári však už musia pracovať s dopadmi. Opýtali sme sa odborníkov miestnych start-upov na ich riešenia pre rastlinnú výrobu. Dr. Katrin Drastig, hydrogeologička z Leibniz Institute for Agricultural Engineering and Bioeconomy (ATB) v Postupime, podáva prehľad aj z vedeckého hľadiska.

Produktivita vody

Odborníčka na vodnú bilanciu v poľnohospodárstve opisuje súčasný stav: „V budúcnosti sa bude musieť na každý liter spotrebovanej vody vyprodukovať väčšie množstvo poľnohospodárskych produktov.“ Vhodné kľúčové slovo je produktivita vody, napríklad koľko kg repy sa vyrobí na liter vody. Produktivita vody je určená nielen dostupnosťou vody, ale aj mnohými ďalšími faktormi, ako je kvalita pôdy a postupy hospodárenia. Primárnym cieľom je udržať viac vody v priestore, efektívnejšie využívať dažďovú vodu a efektívnejšie využívať takzvanú technickú vodu (podzemnú, povrchovú). Ako sa to dá urobiť lepšie, skúma výskumný tím pod vedením Dr. Drastig v pracovnej skupine AgroHyd.

Udržať vlhkosť v pôde

Prvou pákou je prispôsobenie hospodárenia suchám v závislosti od typu pôdy. Drastig pomenúva opatrenia ako široké striedanie plodín a optimalizované obrábanie pôdy, najmä zdrsnenie povrchu alebo rozdrvenie kôry. „Vysoká hustota porastu, rýchla a úplná pokrývka pôdy a hlboké zakorenenie zlepšujú dostupnosť vody,“ hovorí odborník. Ďalšími opatreniami sú prispôsobené časy sejby, nakladanie s humusom a mulčovanie. Mnohé z týchto postupov sú zavedené v poľnohospodárstve na ornej pôde. Najmä regeneratívne hospodárstvo, ako aj agrolesnícke systémy a skupinové pasenie pomáha udržať viac vody v pôde.

Špongia pri koreni

Inovácia rakúskeho start-upu Agrobiogel má tiež za cieľ ukladať vodu blízko koreňa a v prípade potreby ju uvoľniť. DR Gibson Nyanhongo vyvinul hydrogél vyrobený zo 100% prírodných látok. Spin-off z Univerzity prírodných zdrojov a biologických vied vo Viedni využíva na výrobu vedľajší produkt celulózového priemyslu z lignínu. Z toho sa patentovaným postupom vyrába granulát. „Jeden gram našich sušených granúl dokáže absorbovať približne desať až 15 gramov vody,“ hovorí Christoph Ertl, marketingový a obchodný manažér spoločnosti Agrobiogel.

Prípravok zostáva v pôde účinný približne päť rokov a je biologicky odbúrateľný. V súčasnosti sa tím zameriava na dva projekty. Jedným je pestovanie zeleniny pod strechou. „Približne 250 g Agrobiogelu na m³ dosahujeme až 20 % úspory vody pri pestovaní skleníkových plodín v piesočnatých pôdach," vysvetľuje Ertl. Na druhej strane sú oblasťou nové výsadby vo vinohradníctve a ovocinárstve. "Tu sa približne 100 g na mladú rastlinu mieša priamo s okolitým substrátom," vysvetľuje Ertl. Počas prvých rokov sú tak mladé korene lepšie zásobované vodou.

Kto by si teraz predstavoval, že bude piesočnaté orné pôdy obrábať pomocou granúl, bude sklamaný: „Veľkoplošná aplikácia nie je ekonomicky rentabilná," hovorí Ertl, ktorý zatiaľ nechce uvádzať konkrétne náklady. „Prvé pokusy v Maďarsku na kukurici však ukázali, že 30 až 50 kg na hektár aplikovaných špeciálne na osivo už stačí na ochranu sadeníc pred stresom zo sucha." Na tento účel tím pracuje na vývoji vhodnej aplikačnej techniky. Tím je vo fáze pred uvedením na trh, pričom súčasná výrobná kapacita je približne 200 t ročne. V roku 2024 má byť uvedený do prevádzky prvý priemyselný závod s ročnou produkciou niekoľko tisíc ton.

Napríklad rastlinný uhlík sa už teraz môže rozmiestňovať na veľkých plochách na poliach. Startup Circular Carbon ho vyrába z kakaových škrupín a uvádza: „Rastlinný uhlík je dobíjateľná vodná batéria. Dokáže absorbovať niekoľkonásobok svojej vlastnej hmotnosti vo vode." Tým sa vraj zvyšuje kapacita pôdy na uskladnenie vody, podporuje sa využiteľná kapacita poľa v upravenom pôdnom horizonte a tlmia sa obdobia stresu zo sucha. Podporuje sa aj tvorba humusu. Má zmysel ho používať najmä pri slabých piesočnatých pôdach a pôdach s menej ako 35 bodmi.

Konflikty sú nevyhnutné

Tieto inovácie dokážu akumulovať vodu v koreňovej zóne, ale rovnako sú závislé od pravidelného zamokrenia zhora. To, čo neprinášajú zrážky, musia čoraz viac zabezpečovať zavlažovacie systémy. Len v rokoch 2013 až 2019 sa podiel zavlažovanej pôdy zvýšil o 11 %. „Novšie údaje nie sú k dispozícii," hovorí Dr. Katrin Drastigová. Podľa nej však trend - v dôsledku zmenených klimatických podmienok - stúpa.

Odborníčka uvádza: 74 % závlahovej vody v Nemecku pochádza z podzemných vôd, približne 13 % z povrchových vôd. Ďalších 12 % pochádza zo sietí pitnej vody. Porýnie-Falcko z nej odoberá 72 % vody na zavlažovanie. „Medzi dodávateľmi vody a poľnohospodármi dochádza k čoraz väčším konfliktom pri jej využívaní," hovorí Drastig a dodáva: „Celosvetový konsenzus v oblasti podzemných vôd je taký, že sa môže odoberať maximálne 20 % dostupných zásob podzemnej vody, aby nebola ohrozená vodná bilancia."

S najväčšou pravdepodobnosťou bude musieť každý, kto bude chcieť odoberať vodu, v budúcnosti platiť. Nedávno napríklad semaforová vláda v Porýní-Falcku oznámila, že bude požadovať peniaze za odber podzemnej a povrchovej vody v poľnohospodárstve a lesníctve. Poľnohospodári v Sasku-Anhaltsku už platia.

Lepšie zavlažovanie

Keď sa voda stáva vzácnou a drahou, je o to dôležitejšie využívať dostupné množstvá čo najefektívnejšie. Tu opäť vstupujú do hry inovácie: Tí, ktorí prevádzkujú zavlažovacie systémy, často nemajú inú možnosť, ako ich ručne pripájať, odpájať a prestavovať. Zakladatelia spoločnosti Thorkas to chcú zmeniť. Tím pracuje na univerzálnom dodatočne montovateľnom minipočítači, ktorý umožňuje ovládanie zavlažovacích systémov prostredníctvom aplikácie. „Naše rozhranie je nezávislé od výrobcu, dá sa rýchlo nainštalovať a je konkurencieschopné z hľadiska nákladov," opisuje zakladateľ Thormin Stiegler. Jednoduchší riadiaci systém môže šetriť vodu, ale nemusí. Koniec koncov, je to človek, kto rozhoduje o tom, kedy čo zapnúť - často na slepo.

Nie je tak v prípade start-upov, ktoré chcú digitálne zlepšiť zavlažovanie pomocou senzorov, satelitov a softvéru, teda s čo najväčším množstvom poznatkov o aktuálnom stave a prostredí rastlín. Jeden príklad: WaterFox. Cieľom tejto aplikácie je určiť optimálne množstvo závlahy v závislosti od vlastností pôdy, typu plodiny, fázy vývoja a potenciálneho výparu.

Cieľ: „Maximálny výnos s množstvom vody potrebným v danom čase," vysvetľuje zakladateľ Ingmar Wolff. Start-up kombinuje analýzy satelitných snímok, verejné informácie o počasí a model vodnej bilancie. Wolff vysvetľuje: „Bilančný model, takzvaná Geisenheimerova kontrola, je založený na desaťročiach poľných pokusov a my sme tieto surové údaje digitalizovali." A dodáva: „Na základe toho určujeme, koľko mililitrov vody je potrebných na ktorom poli, pre ktorú plodinu a kedy."

Okrem toho existujú analýzy satelitných snímok. „Satelity sú lietajúce senzory. Na začiatku sme chceli pracovať len s nimi, ale stále narážame na hranice technických možností," hovorí Wolff. Satelity by nad poľom neprelietavali dostatočne často. V súčasnosti však WaterFox využíva satelitné údaje na kontrolu bilančného modelu, či sa v ňom nevyskytujú odchýlky.

V súčasnosti aplikácia funguje predovšetkým pre pestovateľov zeleniny. Podľa zakladateľa sa však hromadia žiadosti od pestovateľov zemiakov. Systém WaterFox funguje aj pri mobilnom zavlažovaní, ale s jedným obmedzením, ako vysvetľuje Wolff: „Zákazník musí viac premýšľať a sám si vypočítať dĺžku cyklu. Od budúcej sezóny sa to bude robiť automaticky. Používatelia musia sami zadať, aký typ plodiny bol zasiaty/zasadený, kedy, kde a na akom type pôdy.

Transformácia si vyžaduje čas

„Zavlažovanie prechádza digitálnou aj technickou transformáciou," hovorí Dr. Katrin Drastig. Odborníčka však dodáva: „Aplikácia riadiacich systémov zavlažovania s využitím senzorovej techniky sa zvyšuje, ale v praxi zatiaľ nemá veľký význam." Dôvodom je podľa nej nízka miera rozšírenia riadiacich systémov, stále málo vedeckých dôkazov o ich prínosoch a to, že mnohí poľnohospodári nie sú zvyknutí spoliehať sa na tieto modely. „Kontaktné miesta alebo publikácie, ktoré by poľnohospodárom ponúkali informácie o výbere správneho systému, v Nemecku zatiaľ neexistujú, alebo takmer vôbec."

Dôležité je tiež poznamenať, že technická stránka môže ešte stále dobiehať, najmä v poľnohospodárstve na ornej pôde. Napríklad veľkoplošné zavlažovače dosahujú pomerne slabé výsledky z hľadiska energetickej účinnosti a výparu. Podľa Drastiga by sa situácia mala zlepšiť pri mobilnom kvapkovom zavlažovaní. Namiesto postrekovačov alebo dýz sa na distribúciu vody používajú kvapkovacie rúrky pripojené k dýzovým vozíkom alebo zavlažovacím strojom. „Takto by sa mohli spojiť výhody stacionárneho kvapkového zavlažovania, ktoré šetrí vodu, s výhodami kruhových a lineárnych zavlažovacích strojov," hovorí Drastig. Uvidíme, ako rýchlo sa niečo také uchytí v praxi, pretože náklady sú vysoké.

Pohľad do zahraničia však ukazuje, že čím väčší je tlak, tým viac prístupov sa musí presadzovať. V Izraeli je voda taká vzácna, že investície do presného zavlažovania, odsoľovacích zariadení a recyklácie vody sú pre prežitie poľnohospodárstva nevyhnutné. „Recykluje sa tam 70 % priemyselnej vody, ktorá zahŕňa dažďovú vodu alebo recyklovanú odpadovú vodu. Kvapkové systémy sú podzemné aj na veľkých plochách a privádzajú vodu priamo ku koreňom rastlín," vysvetľuje.

Z topagrar preložila a upravila Ing. Martina Gondeková, PhD., NPPC-VÚŽV Nitra

Snímky: Höner, de.blog.sencrop.com