Bevattning

Inledning

Alla grödor behöver mycket vatten för att kunna växa och må bra. Tyvärr räcker inte alltid nederbörden till under växtsäsongen, utan grödan får bevattnas artificiellt.

I hela världen bevattnas ca 16 % av världens åkerareal, som då producerar ca 36 % av all världens skörd. Det innebär på världsbasis att den bevattnade åkerarealen i genomsnitt producerar ca 3 gånger större skördar per hektar än vad den obevattnade åkerarealen gör.

Naturvetenskaplig bakgrund

Växternas transpiration och dess inverkan på fotosyntesen

Växterna behöver koldioxid (CO2) till fotosyntesen, för att överhuvudtaget kunna överleva och må bra. Koldioxiden diffunderar huvudsakligen in i växten genom bladens klyvöppningar. Samtidigt förlorar växten stora mängder vattenånga, som diffunderar ut genom bladens klyvöppningar. Denna process kallas för transpiration. Växtrötterna suger då upp "nytt" näringsrikt vatten från marken, som kompensation för vattenförlusterna från transpirationen.

Den vattenånga som förloras genom växternas transpiration, förångas inne i bladet. Vid förångningsprocessen åtgår stora mängder energi, som tas från bladet. Således får bladet några grader lägre temperatur än den omgivande luften. Den lägre temperaturen inne i bladet innebär en minskad fotorespiration och därmed en ökad tillväxt. Fotorespiration är en oönskad biokemisk process som kraftigt sänker effektiviteten i fotosyntesen - speciellt under varma dagar!

Känner växten av en vattenbrist i marken, stängs snart klyvöppningarna. Då diffunderar ingen nämnvärd mängd koldioxid in i växten och inge nämnvärd mängd vatten diffunderar ut från växten. Fotosyntesen avstannar då helt och hållet p.g.a. koldioxidbrist. Dessutom ökar bladets temperatur, så att bladet blir några grader varmare än den omgivande luften. Därmed ökar också den oönskade fotorespirationen. Allt detta resulterar i en lägre skörd och en sämre skördekvalitet. För lantbrukaren innebär det en betydligt lägre inkomst från skörden.

Skillnaden mellan transpiration och avdunstning (evaporation)

Ur grödans synvinkel, finns en mycket viktig skillnad mellan transpiration och avdunstning (evaporation). Vid transpiration går markvattnet först upp genom växten, innan det förångas och diffunderar ut till atmosfären via klyvöppningarna. Eftersom fotosyntesen kan fortsätta för fullt, får växten därmed en god nytta av det markvatten, som försvinner via transpirationen. Bladets temperatur sänks vid själva förångningsprocessen i bladet, vilket innebär att den oönskade fotorespirationen minskar.

Vid avdunstning diffunderar det förångade markvattnet ut i atmosfären direkt från markytan eller från en fri vattenyta - utan att först passera genom växten! Därmed får växten ingen som helst nytta av det markvatten, som försvinner via avdunstningen (evaporationen), eftersom fotosyntesen inte kan garanteras (se ovan). 

Då förångningen av markvattnet sker i nere marken och inte inne i bladet, så sker heller ingen sänkning av bladets temperatur. Det innebär att den oönskade fotorespirationen fortsätter på samma höga nivå. 

Det enda undantaget är interception, som innebär avdunstning av regnvatten från bladytan. Vid interceptionens förångningsprocess tas en del värme från bladet och resten av värmen tas från den omgivande luften. Dock försvinner förhållandevis små mängder vattenånga genom interception.

Ibland slås avdunstning (evaporation) och transpiration ihop till evapotranspiration, som då blir summan av avdunstningen (evaporationen) och transpirationen.

Stor markvattenåtgång under sommaren

Under svenska förhållanden har vallen det största årliga markvattenbehovet (ca 400 millimeter), följt av potatis (ca 340 millimeter) och spannmål (ca 300 millimeter). 

Omräknat till kubikmeter vatten per hektar blir det årliga markvattenbehovet ca 4 000 kubikmeter markvatten per hektar för vallen, ca 3 400 kubikmeter markvatten per hektar för potatisen och ca 3 000 kubikmeter markvatten per hektar för spannmålen. 

För en normal spannmålsskörd runt 6 ton/hektar, måste således grödan transpirera ca 500 liter markvatten för varje kilogram producerad spannmålskärna. Det är alltså bara en mindre del av markvattnet, som rent kemiskt åtgår för själva fotosyntesen.

Mängden transpirerat markvatten per kilogram spannmålskärna kan variera en hel del, beroende på växtnäringsstatus, sjukdomsangrepp och så vidare. Det går således åt betydligt mer transpirerat markvatten per kilogram spannmålskärna i en ekologisk odling än i en motsvarande konventionell odling. 

I ett varmare klimat transpirerar spannmålsgrödorna bort ännu mer markvatten, kanske 1 500 kilogram markvatten per kilogram spannmålskärna i en välskött konventionell odling. 

Nederbördsunderskott under sommaren

Trots ett årligt nederbördsöverskott på ca 100 - 700 millimeter och trots att den mesta nederbörden kommer under sommaren, råder ofta ett kraftigt nederbördsunderskott under just sommaren. 

Det genomsnittliga nederbördsunderskottet under maj-augusti är i genomsnitt 120 millimeter i Skaraborg. Det motsvarar alltså 1 200 kubikmeter markvatten per hektar. Under vissa enstaka torrår, kan nederbördsunderskottet under maj-augusti uppgå till över 300 millimeter. Det motsvarar alltså 3 000 kubikmeter markvatten per hektar. 

Den dagliga potentiella evapotranspirationen

I genomsnitt behöver grödan transpirera ca 3 millimeter/dag under maj-augusti för att kunna må bra. Det motsvarar alltså 30 kubikmeter markvatten per hektar och dag. 

För enstaka dagar varierar den potentiella evapotranspirationen mellan 0 till 7 millimeter, beroende på väder och vind. Det motsvarar alltså 0 - 70 kubikmeter markvatten per hektar och dag. 

Den högsta potentiella evapotranspirationen på ca 7 millimeter/dag erhålls under varma, torra och blåsiga dagar. Den lägsta potentiella evapotranspirationen erhålls följaktligen under riktigt kalla, blöta, och vindstilla dagar. 

För att grödan verkligen ska kunna transpirera dessa stora mängder markvatten varje dag, krävs att markvattnet är växttillgängligt i tillräckligt stora kvantiteter.

Växttillgängligt vatten i markprofilen

Mängden växttillgängligt vatten i markprofilen beror främst på en kombination av grödans rotdjup och markens porstorleksfördelning. 

Rotdjupet

Det är långt ifrån alltid som rotdjupet är tillräckligt stort, för att kunna försörja växten på markvatten under hela växtodlingssäsongen. Detta gäller även om marken var dränerad till fältkapacitet när växtsäsongen startade. 

Speciellt på sandjordar blir rotdjupet alldeles för lågt. Rötterna orkar knappt tränga igenom plogsulan p.g.a. ett alltför högt mekaniskt motstånd. Även på finmojordar och mjälajordar kan rotdjupet bli väl lågt (om än inte lika lågt som på sandjordar). 

På lerjordar med en god markstruktur kan däremot rotdjupet klart överstiga 1 meter. Rotdjupet ökar på väldränerade lerjordar, beroende på att dräneringen ger en klart bättre markstruktur. Rötterna kan då lätt tränga ner i makroporer, maskgångar och torrsprickor. 

Rotdjupet minskar dock på alla jordar med en dålig markstruktur, t.ex. jordar med svåra packningsskador. Då försvinner också de värdefulla makroporerna. 

Både rotdjupet och markstrukturen undersöks lättast genom att gräva en profilgrop i marken (ca 1 x 1 meter). Rottrådarna syns då tydligt längs provgropens väggar. Då upptäcks också eventuella svårgenomträngliga skikt i marken, t.ex. plogsulan eller pappersgyttja. Är det svårt att gräva igenom ett visst markskikt, är det också mycket svårt för röttera att tränga igenom detta markskikt.

Markens porstorleksfördelning och vattenhållande förmåga

Markens specifika vattenhållande förmåga beror nästan enbart på markens porstorleksfördelning, som i sin tur beror främst på jordarten. Ju finare porer, desto hårdare hålls det kapillärt bundna markvattnet kvar i porerna. 

Markvattnet i de grövre porerna försvinner snabbt genom dränering till markens fältkapacitet. Markens fältkapacitet är alltså den mängd vatten som finns kvar i marken vid dräneringsjämvikt. Dräneringsdjupet ligger ofta runt 1 meter, vilket ger ett maximalt undertryck (tension) av ca 1 meter vattenpelare (0,1 bar) vid fältkapacitet. Det motsvarar för övrigt sugkraften från en 20 gradig luft med 99,99 % luftfuktighet.

Markvattnet i de minsta porerna är alltför hårt kapillärt bundet i marken, för att växtrötterna ska kunna komma åt detta markvatten. Den s.k. permanenta vissningsgränsen hos grödan, motsvarar ett undertryck (tension) på ca 150 meter vattenpelare (15 bar). Det motsvarar för övrigt sugkraften från en 20 gradig luft med 98,92 % luftfuktighet.

Växttillgängligt markvatten och grödans tillväxt

Det växttillgängliga markvattnet är det markvatten som finns kvar vid fältkapacitet, men som har sugits upp av grödan vid den permanenta vissningsgränsen. Det växttillgängliga markvattnet finns i markporer, som har mellan 0,0001 - 0,015 millimeters ekvivalentdiameter. Dessa markporer kan således hålla kvar det kapillärt bundna markvattnet vid ett undertryck av 1 - 150 meter vattenpelare (0,1 - 15 bar). 

Ju närmare marken är fältkapacitet, ju mindre energi behöver grödan lägga ner på att suga loss det kapillärt bundna vattnet ur marken. Istället kan grödan lägga ner mycket energi på själva tillväxten. Vi får då en frisk och välmående gröda, som kan producera höga skördar av bra kvalitet. Dessutom tas då också den tillförda växtnäringen upp ordentligt, vilket minskar risken för växtnäringsläckage när nederbördsöverskottet väl kommer.

Ju närmare marken kommer den permanenta vissningsgränsen, ju mer energi måste grödan lägga på att suga loss det kapillärt bundna vattnet från marken. Desto mindre energi finns kvar för grödans tillväxt, samt för försvaret mot skadeinsekter och växtsjukdomar. I närheten av den permanenta vissningsgränsen, har grödan ingen energi kvar till själva tillväxten. All energi går då bara åt för att grödan ska kunna överleva själva torkan. Dessutom tas då inte den tillförda växtnäringen upp, vilket ökar risken för växtnäringsläckage när nederbördsöverskottet väl kommer.

Olika jordarters innehåll av växttillgängligt markvatten

Sandjordarnas grova porsystem leder till att mycket kapillärt bundet vatten dräneras bort vid fältkapacitet. Hur mycket vatten som dräneras bort, beror på mängden mull och ler i markprofilen. Mängden växttillgängligt markvatten är relativt lågt i sandjordar, speciellt med tanke på det låga rotdjupet. Vid den permanenta vissningsgränsen finns bara en obetydlig mängd kapillärt bundet markvatten kvar i sandjorden.

Mycket styva lerjordar har mestadels mycket små porer. Då blir det mesta markvattnet alltför hårt kapillärt bundet för växtrötterna. Är markstrukturen bra, kan dock rotdjupet bli riktigt bra på dessa jordar. Detta förbättrar grödans vattensituation en hel del. Vid packningsskador är läget mer allvarligt. Då kan bara grödan tillgodogöra sig en liten mängd kapillärt bundet vatten i markprofilen, på grund av det dåliga rotdjupet.

Övriga lerjordar, samt mo och mjälajordar innehåller däremot en hel del växttillgängligt markvatten i markprofilen. Samtidigt blir ofta rotdjupet relativt bra på dessa jordar, så grödan kan också tillgodogöra sig det potentiellt växttillgängliga markvattnet. På finmo och mjälajordar kan dessutom mycket grundvatten transporteras fram till rötterna genom s.k. kapillär upptransport.

Att närmare undersöka markens vattenhållande förmåga vid olika undertryck (markens bindningskurva), kräver dessvärre en del tidskrävande labbmetoder. Synnerhet markvattenhalten vid den permanenta vissningsgränsen (150 meter vattenpelare) tar mycket lång tid att undersöka med dagens labbmetoder. Det gör att kostnaden skenar i väg för en sådan markanalys.

Bevattning ökar skörden

De fall då marken inte kan försörja grödan med vatten (t.ex. under ett torrår), bör grödan bevattnas. I svenska fältförsök har bevattnade försöksrutor fått en skördeökning med upp till 100 % eller mer under enstaka torra år. Även under ett normalår kan skördeökningen bli betydande vid behovsbevattning, inte minst på lätta sandjordar. Till och med under blöta år finns det oftast kortare perioder av torka, där en bevattning kan vara befogad. 

Skördeökningen kan till stor del förklaras med ett större växtnäringsupptag och ett bättre växtnäringsutnyttjande hos den bevattnade grödan. Trots att bevattningen ger ett ökat rotdjup hos grödan, kan det vara lönsamt att gödsla mer till bevattnade grödor än till obevattnade grödor. Dessutom minskar risken för växtnäringsläckage från åkrarna, genom att en mindre mängd restkväve finns kvar i marken efter skörd. Genom en ökad markfuktighet, kan dock kvävemineraliseringen öka i matjorden. Därmed ökar också risken för liggsäd på välbevattnade och välgödslade fält. Då får kvävegödslingen minskas något.

Vall och potatis har ofta ett stort vattenbehov och bör bevattnas även under ett normalår. Spannmål och oljeväxter har ett mindre vattenbehov och klarar sig ofta utan någon bevattning, speciellt på lerjordar. I praktiken betalar sig inte bevattning av spannmål och oljeväxter, åtminstone inte om de fasta anläggningskostnaderna tas med i kalkylen. Däremot kan bevattning av vall och potatis vara en mycket lönsam investering. Rent ekonomiskt sett, är bevattning av specialgrödor ofta mycket intressant.

Bevattningsstrategi

Allmänt

Av flera skäl är det bättre att bevattna grödan oftare och i mindre doser, än att bevattna grödan mer sällan och i större doser. Skörden blir högre och skördekvalitén blir bättre vid mindre bevattningsmängder i tätare intervall. Grödan tar ju mycket lättare upp markvattnet vid fältkapacitet än vid den permanenta vissningsgränsen. Dessutom minskar risken för växtnäringsläckage från åkrarna, genom att en mindre mängd restkväve finns kvar i marken vid nästa bevattningstillfälle. 

All bevattning syftar till att öka markens vattenhalt till fältkapacitet. All överbevattning (bevattning efter uppnådd fältkapacitet), är bara slöseri med både bevattningsvatten och växtnäring. Allt överskottsvatten rinner bara ut i täckdikesrören. Med överskottsvattnet följer också lättlösliga växtnäringsämnen, som t.ex. kväve och kalium. Vi får alltså ett växtnäringsläckage helt i onödan. 

I torra områden (öknar och halvöknar) är det däremot ofta befogat med en viss överbevattning, för att förhindra en försaltning av markytan. Dels innehåller dessa marker ofta mycket lättlösligt salt från början, dels tillförs en del lättlösligt salt med bevattningsvattnet. Det lättlösliga saltet försämrar då markstrukturen, samtidigt som rötterna får svårare att suga upp det salthaltiga markvattnet (på grund av osmotiskt undertryck). Överskottsvattnet får då ledas bort i ett täckdikessystem. Stora mängder lättlösligt salt kan då medfölja överskottsvattnet ner i täckdikessystemet. Överbevattning kan även bli nödvändigt vid en långvarig bevattning med bräckt östersjövatten.

Bevattningsintensiteten bör aldrig överstiga infiltrationsförmågan hos marken. Annars bildas ytvatten, som kan rinna bort. Dessutom kan en igenslamning ske av markytan, som ytterligare sänker markens infiltrationsförmåga. Om ytvattnet står kvar i dagar, kan grödan kvävas. Synnerhet torra sandjordar är ökända för sitt stora bevätningsmotstånd, som förhindrar infiltrationen och skapar långvariga ytvattensamlingar. När sandjorden väl är genomblöt, får den däremot en hög vattengenomsläpplighet.

Ytavrinning på lutande mark

Det krävs inte någon större marklutning, för att en betydande ytavrinning ska kunna ske. För att undvika en ytvattenavrinning, bör inte bevattningsintensiteten överstiga markens infiltrationsförmåga. Annars rinner ytvattnet snabbt bort från de högre delarna av fältet, ner till de lägre belägna delarna av fältet. Således får de högre delarna av fältet alltför lite bevattningsvatten. Samtidigt får de lägre delarna av fältet alltför mycket bevattningsvatten (överbevattning). Detta är stort slöseri med det värdefulla bevattningsvattnet, samtidigt som det orsakar ett onödigt växtnäringsläckage. 

Med ytavrinningen uppkommer också en viss erosion av lätteroderade siltpartiklar (finmo + mjäla). Siltpartiklarna följer med ytvattnet ner till svackorna och surhålorna, där de sedimenterar. Siltpartiklarna sätter lätt igen porerna i surhålorna, vilket försvårar infiltrationen i marken av bevattningsvattnet och regnvatten. Därmed blir bevattningsvattnet stillastående, vilket skadar grödan vid surhålan. I värsta fall kan kvävningsskador uppkomma i grödan, på grund av det stillastående bevattningsvattnet i surhålan.

Det pågår därför en viss forskning och utveckling på s.k. dikers. Det är ett traktorburet redskap som gör "mikrodammar". Dessa "mikrodammar" ska förhindra den ytvattenavrinning, som annars lätt uppkommer vid en alltför hög bevattningsintensitet. Därmed kan ytvattnet stanna kvar och långsamt infiltrera marken, istället för att snabbt rinna ner i svackor och surhålor. 

Bevattningssätt

Det finns i princip fyra olika sätt att bevattna grödor. Dessa är:

Ytbevattning

Vid ytbevattning leds vatten in för att översvämma ett område. Vattnet får sedan långsamt sjunka ner i marken. Ytbevattning har en mycket låg vatteneffektivitet. Grödan transpirerar endast en liten del av det tillförda vattnet. Resten avdunstar, rinner undan eller perkolerar förbi rötterna ner till grundvattnet. 

Ytbevattning har mycket gamla anor. De första högkulturerna i världen (Nildeltat, Tigris, Eufrat, Indus och Gula floden) kunde uppstå tack vare ytbevattning och den merskörd som då följde. När bevattningsanläggningarna sedan förföll och åkermarken försaltades, försvann också högkulturerna. Dessutom skedde en mycket kraftig befolkningsminskning i dessa områden, på grund av en kraftigt minskad livsmedelsproduktion. Antingen svalt stora delar av befolkningen ihjäl eller så emigrerade stora delar av befolkningen till andra delar av världen (folkvandring).

Ordet kultur betyder förövrigt odling. Högkultur innebär då en högproduktiv nivå på åkermarkens odling. Därmed frigörs många människor från själva livsmedelsproduktionen. De kan istället syssla med mindre viktiga saker, som i folkmun ofta förknippas med ordet högkultur (byggandet av skrytmonument, dikter, dramer, civilisation, lagar etc.).

I Sverige har ytbevattning främst förekommit i form av s.k. ängsbevattning på gamla översilningsängar. Ängsbevattningen var rätt vanligt förekommande i 1800-talets Sverige, men har sedan länge helt försvunnit. Idag finns endast ängsbevattningen kvar som en "museal verksamhet" på några enstaka platser i Sverige. Däremot används fortfarande ytbevattning i många U-länder, då den kan utföras med enkla och billiga hjälpmedel.

Spridarbevattning

Inledning

Spridarbevattning innebär att bevattningsvatten sprids över åkrarna med speciella vattenspridare. Själva vattenspridaren (och därmed vattenstrålen) roterar ofta runt spridaraxeln. Då träffar vattenstrålen en fjäderbelastad svängarm, som slår tillbaka och långsamt driver vattenspridaren runt spridaraxeln. Inom den inglasade trädgårdsnäringen förekommer ibland andra spridningsvarianter (t.ex. dimdysor för dimbevattning). All spridarbevattning kräver rätt arbetstryck vid munstyckena, för att fungera bra med avseende på droppstorlek och spridarbild. Ju större munstycke, ju större flödeskapacitet får vattenspridarna.

Bevattningsvattnet måste pumpas från en sjö, å, kanal, bevattningsdamm eller från en borrad grundvattenbrunn. Det krävs då en ordentlig pumpstation, där själva bevattningspumpen drivs med elektricitet eller diesel. Från pumpstationen går sedan bevattningsvattnet vidare in i bevattningsrör och bevattningsslangar.

Spridarbevattningen är en betydligt mer vatteneffektiv bevattningsmetod än ytbevattningen. Dock kan betydande mängder bevattningsvatten avdunsta eller blåsa bort under blåsiga och torra dagar (vindavdrift), innan bevattningsvattnet når markytan. Idag är spridarbevattningen den klart vanligaste bevattningsmetoden inom det svenska lantbruket. Spridarbevattning kan till viss del användas för detaljstyrd bevattning, synnerhet om små traditionella vattenspridare används.

Rörbevattning med många små traditionella vattenspridare

Då används många små traditionella vattenspridare, som ofta sitter direkt på bevattningsrören. Det sitter en vattenspridare på åtminstone vartannat aluminiumrör. Alternativt sitter de små vattenspridarna på var sitt bevattningsspjut och kopplas via vattenslangar till bevattningsrören eller vävslangarna. 

För varje bevattningstillfälle ökar bevattningsmängden proportionellt med bevattningstiden. Därför bör vattenpumpen förses med ett tidur, som stänger av bevattningspumpen efter önskad tid. Då slipper lantbrukaren riskera en överbevattning - med tillhörande växtnäringsläckage! 

När bevattningen är klar, måste hela grenledningen flyttas manuellt - bevattningsrör för bevattningsrör och bevattningsspjut för bevattningsspjut. Sedan måste allt kopplas ihop, innan bevattningen kan fortsätta! Detta eviga flyttande och ihopkopplande av bevattningsrör och bevattningsspjut är ett tidskrävande hundgöra. Därför blir rörbevattningen allt mer sällsynt i det moderna svenska lantbruket, till förmån för bevattningsmaskinen. Dock blir investeringskostnaderna ofta betydligt lägre med en rörbevattninganläggning, än med en bevattningsmaskin. 

Bevattningsintensiteten blir låg med en rörbevattning, ca  4 - 7 millimeter per timme (ungefär som ett stilla sommarregn). Markens infiltrationsförmåga räcker ofta till för att svälja allt bevattningsvatten från rörbevattningens alla små vattenspridare. Lantbrukaren slipper då en besvärande ytavrinning. Däremot kan spridningsförlusterna bli stora under blåsiga dagar. 

Bevattningsmaskin

Idag används ofta självgående s.k. bevattningsmaskiner, som är betydligt rationellare och arealeffektivare än den gamla hederliga rörbevattningen. Själva vattenspridaren (bevattningskanonen) vrids då bara ett halvt varv runt spridaraxeln, innan den snabbt vrids tillbaka. Själva vattenspridaren (bevattningskanonen) sitter oftast på en släde eller kärra, som är monterad i ena änden av en 200 - 700 meter lång polyetenslang. Ju grövre polyetenslang, ju högre blir bevattningsmaskinens kapacitet. Polyetenslangen är ofta upplindad på en stor trumma, som sitter på själva bevattningsmaskinen.

Innan bevattningen kan påbörjas, måste lantbrukaren först dra ut polyetenslangen och bevattningskanonen med en större traktor. När bevattningen sedan påbörjas, drar den självgående bevattningsmaskinen sakta tillbaks polyetenslangen och bevattningskanonen med en vattendriven kolvmotor. Polyetenslangen lindas då åter upp på trumman. Indrivningshastigheten kan givetvis ställas, så att rätt bevattningsmängd erhålles på fältet. 

När bevattningskanonen har blivit färdigindragen, stänger bevattningsmaskinen automatiskt av vattenflödet till bevattningskanonen. Då sker en kraftig tryckstegring i bevattningssystemet. När tryckstegringen når fram till bevattningspumpen, stängs den av automatiskt. Bevattningspumpen måste givetvis vara utrustad med en så kallad högtryckvakt, för att den automatiska pumpavstängningen ska fungera. Detta automatiska avstängningssystem ökar dock risken för tryckslag i hela bevattningssystemet.

För att minska risken för tryckslag när bevattningskanonen har blivit färdigindragen, kan istället en sidoventil öppnas automatiskt på bevattningsmaskinen. Då strömmar vattnet ut via sidoventilen, vilket snabbt sänker vattentrycket i hela bevattningssystemet. När trycksänkningen når fram till bevattningspumpen, stängs den av automatiskt. Bevattningspumpen måste givetvis vara utrustad med en så kallad lågtryckvakt, för att den automatiska pumpavstängningen ska fungera. Sedan är det bara att kopplas loss bevattningsmaskinen och köra den till nästa del av fältet som ska bevattnas.

Spridningsförlusten (vindavdriften) blir faktiskt lägre med en självgående bevattningsmaskin än med många små vattenspridare. Däremot blir bevattningsintensiteten betydligt högre med en självgående bevattningsmaskin, kanske 20 - 30 millimeter per timme (ungefär som en rejäl åskskur). Således räcker sällan markens infiltrationsförmåga till för att svälja allt bevattningsvatten från den självgående bevattningsmaskinen. Följaktligen uppkommer ofta en besvärande ytavrinning vid bevattning med en självgående bevattningsmaskin. En stor modern bevattningsmaskin kostar dessutom en hel del pengar, jämfört med en motsvarande rörbevattning.

Efter bevattningssäsongen måste bevattningsmaskinen helt tömmas på vatten, så att den inte fryser sönder under vintern. Detta sker genom att polyetenslangen dras ut i sin fulla längd. Sedan kopplas bevattningsmaskinen till traktorns kraftuttag, varpå polyetenslangen dras in igen. Självfallet måste luckan till bevattningsmaskinens normala "inlopp" vara öppen under både utdragning och indragning. Annars kan ju inte det instängda vattnet rinna ut från bevattningsmaskinen.

Droppbevattning

Droppbevattning är en mer eller mindre precisionsstyrd bevattning genom perforerade slangar. Själva perforeringen kallas ofta för droppare. Droppbevattning är en mycket vatteneffektiv metod och passar mycket bra till all precisionsbevattning. Bevattningsvattnet sprids bara någon decimeter ifrån dropparna, vilket starkt påverkar grödans rotutveckling. Jämfört med spridarbevattningen, så behöver droppbevattning ett betydligt lägre arbetstryck för att fungera bra. Spridningsintensiteten blir mycket låg med en droppbevattning, endast 3 - 10 liter bevattningsvatten per timme och droppare.

Bevattningsvattnet måste pumpas från en sjö, å, kanal, bevattningsdamm eller från en borrad grundvattenbrunn. Det krävs då en ordentlig pumpstation (fälthuvud), där bevattningspumpen drivs med elektricitet eller diesel. Från fälthuvudet går sedan bevattningsvattnet vidare in i stamledningar och perforerade droppslangar. 

Själva dropparen är mycket känslig för igensättning av slam och alger. Därför bör droppbevattningssystemet innehålla både sil och filter, som givetvis måste rensas med täta mellanrum för bästa funktion. Ibland tillsätts växtnäringsämnen i bevattningsvattnet. Det sker då via en injektor vid fälthuvudet. Även bekämpningsmedel mot alger i droppslangarna kan tillsättas via injektorn.

Droppbevattning har traditionellt varit vanlig inom framförallt den inglasade trädgårdsnäringen, för bevattning av grönsaker och fruktträd. Droppbevattning passar dock mycket bra till alla grödor som har ett lite större radavstånd (minst 20 centimeter), t.ex. potatis.

Droppbevattningen läggs ofta ut på försommaren, och tas först in på sensommaren. Droppbevattningen ligger alltså ute under hela sommaren. Efter bevattningssäsongens slut, måste droppslangarna tömmas på vatten. Annars fryser de ju sönder under vintern.

Forskning och utveckling

Idag sker en viss forskning och utveckling, för att anpassa droppbevattningen till lantbrukets mer storskaliga produktion. Främst är det precisionsbevattning med perforerade släpslangar, som är monterade på mobila ramper. Själva rampen kan då kopplas till en traditionell självgående bevattningsmaskin. 

Forskarna hoppas då få ner vattenåtgången, samtidigt som de hoppas minimera vissa svampsjukdomar i grödan. Dessa svampsjukdomar kan lätt få fotfäste och snabbt spridas i beståndet, om själva grödan blir fuktig vid bevattningstillfället. Dessutom kan risken för sandstänk minimeras i tex. sallat.  

Underjordisk bevattning

Inledning

Underjordisk bevattning innebär att vattenståndet höjs i öppna kanaler och diken. Bevattningsvattnet rinner då bakvägen in i täckdikesrören och sprids ut längs åkern. Därmed höjs grundvattenytan i hela fältet. Sedan sker en kapillär upptransport från det upphöjda grundvattnet till växtrötterna. Stamledningens utlopp finns då i en kanal eller ett dike, som däms upp. När nederbörden sedan kommer, sänks åter vattenståndet i kanalerna. Det går betydligt snabbare att sänka av grundvattennivån på fältet än att höja upp grundvattennivån.

En hel del vatten kan avdunsta från själva kanalen eller diket. Dessutom åtgår en hel del vatten för att höja upp grundvattenytan. Slutligen kan en del vatten perkolera ner i profilen. Sålunda är en underjordisk bevattning inte någon vatteneffektiv metod. 

Hårda markkrav

Följande markkrav behöver uppfyllas, för att en underjordisk bevattning verkligen ska kunna fungera som en effektiv bevattningsmetod. Jordarten ska vara jämn över hela fältet. Ett vattenogenomsläppligt lerlager eller moränlager bör finnas strax under täckdikena, så att inte allt inströmmande bevattningsvatten bara rinner neråt. Alternativt bör grundvattenytan redan från början av bevattningssäsongen vara i nivå med täckdikena. 

Det inströmmande bevattningsvattnet ska också i tillräcklig mängd lyftas kapillärt till växtrötterna, för att kunna försörja grödan med bevattningsvatten. Grundvattendjupet behöver vara lika stort över hela fältet. Slutligen behöver markprofilen vid dräneringsdjup vara mycket vattengenomsläpplig i sidled (minst 1 meter/dygn), så att bevattningsvattnet snabbt kan spridas ut över hela fältet. 

Det är ytterst få åkrar i Sverige som uppfyller alla ovanstående krav. Så kapacitetsmässigt räcker en underbevattning sällan till som den enda bevattningsmetoden under ett torrår. Däremot kan underbevattningen gärna kompletteras med en spridarbevattning eller en droppbevattning på lämpliga jordar. Lantbrukaren börjar bevattningssäsongen med en underjordisk bevattning, för att vid behov komplettera med en spridarbevattning eller en droppbevattning. 

Underjordisk bevattning är lämplig för många invallningsföretag på lättare jordar, som då måste förses med en särskild inpumpningspump. Underjordisk bevattning kan också vara en effektiv bevattningsmetod på mycket plana fält (± 10 centimeter) med sandjord, gyttja och mulljord. Kontrollerad dränering kan ibland sägas vara en form av underjordisk bevattning, när det nedre utloppet på nivåbrunnen hålls stängd. Underbevattning är dock direkt olämplig på lerjord, för underbevattningen förhindrar bildandet av torksprickor i markprofilen.

Inverterad grundvattenbåge

Vid all underjordisk bevattning bildas en inverterad grundvattenbåge, där grundvattenytan är högst över täckdikesrören och lägst mitt i mellan täckdikesrören. 

Precis som med täckdikningen, ger en vattengenomsläpplig jord en flack grundvattenbåge med en snabb vattenspridning i sidled. En mer vattenogenomsläpplig jord ger däremot en brant grundvattenbåge med en långsam vattenspridning i sidled. 

Ibland borde täckdikesavståndet vara betydligt tätare, för att spridningen av bevattningsvattnet i sidled ska kunna ske tillräckligt snabbt. Då vore 2 - 3 meters täckdikesavstånd idealiskt för underbevattning.

Bevattningsvattnet

Bevattningsvattnet kan i bland tas från en näraliggande sjö, å, eller från ett borrat grundvattenuttag, förutsatt att ett särskilt tillstånd erhålls enligt en gällande vattendom. 

Tillståndet för bevattningsvattnet kan ofta kopplas till vissa villkor, t.ex. maximal storlek på bevattningsvattenuttaget eller att bevattningsvattenuttag får bara ske över en viss lägsta vattenståndsnivå i sjön eller i ån, eller när grundvattenytan ligger över en viss lägsta nivå. 

Om det kan visas att bevattningsvattenuttaget bara är en obetydlig del av vattenförrådet (så är fallet vid de största sjöarna i landet), krävs inget särskilt tillstånd från en vattendom för bevattningsvattenuttaget. 

Bevattningsdamm

För att kunna garantera en full tillgång på bevattningsvatten under ett torrår, kan det ofta vara en god idé att anlägga en bevattningsdamm. Då nederbördsöverskottet är stort under vinterhalvåret, kan bevattningsdammen lätt fyllas på med vatten från någon näraliggande å eller sjö under denna tid. När det är gott om vatten i naturen, brukar sällan myndigheterna krångla med påfyllnadstillstånd till bevattningsdammen.

Det är viktigt att minimera läckaget genom bevattningsdammen, både genom dammvallar och genom dammbotten. Tätning av vallen bör göras med med hårt packad morän, bentonit eller butylgummiduk. Annars kan stora mängder vatten försvinna ner i marken. I värsta fall kan vallen rämna, på grund av ett alltför stort läckage genom vallen.  

För att vara på den säkra sidan bör bevattningsdammen dimensioneras generöst redan från start, med avseende på bevattningsbehov under extrema torrår, mängd bevattnad areal, avdunstning från själva bevattningsdammen och läckage genom dammvall och dammbotten. Det är onödigt att gräva flera näraliggande bevattningsdammar och dyrt att modifiera en befintlig bevattningsdamm.

Anläggning av bevattningsdammar kräver alltid ett tillstånd från länsstyrelsen enligt miljöbalken. I vissa fall krävs även en vattendom från miljödomstolen, speciellt om någon granne påverkas negativt av bevattningsdammen. Mer om processen för att anlägga en bevattningsdamm finns här!

Bevattningspumpen

Bakgrund

Normalt används centrifugalpumpar som bevattningspumpar. Då centrifugalpumpen normalt inte är självsugande, måste både centrifugalpumpen och sugledningen fyllas på med vatten. Ofta sker detta med en speciell evakueringspump. Annars uppkommer kavitation inne i centrifugalpumpen. 

För grundvattenuttag används ofta en s.k. djupvattencentrifugalpump, som egentligen är en s.k. turbinpump. Ibland används även dränkbara bevattningspumpar till grundvattenuttag.

För små bevattningsytor och stor lyfthöjd används ibland även kolvpumpar.

Dimensionering

Bakgrund

Bevattningspumpen ska givetvis dimensioneras efter vattenförbrukningsbehovet, totalt tryckbehov samt aktuell verkningsgrad. Bevattningspumpens erforderliga effektbehov fås genom att multiplicera flödeskapaciteten med tryckbehovet och dela summan med verkningsgraden. Sedan får resultatet multipliceras med en lämplig koefficient, för att erhålla resultatet i den önskade effektenheten (hästkrafter eller kilowatt).

Vid en dimensionering av nya bevattningssystem, är givetvis all rådgivning mycket värdefull!

Vattenförbrukningsbehov

Vattenförbrukningsbehovet är helt enkelt hur mycket bevattningsvatten som behövs per tidsenhet. Vanliga enheter är kubikmeter per timme samt liter per sekund. 

Räkna med att kunna bevattna hela den önskade arealen på ungefär fem dagar, med ca 20 - 30 millimeter vatten per gång. Ta gärna till arealbehovet i överkant, så slipper du gräma dig inför framtida arealökningar. 

Lägg sedan till 20 - 30 % på grödans vattenbehov, som kompensation för spridningsförlusterna från all spridarbevattning. Räkna också generöst med tider för flytt och övriga stopptider (t.ex. kraftig blåst). Sätt max ca 16 timmars drifttid per dygn, så är du väl garderad.

Tryckbehov

Det totala tryckbehovet är helt enkelt summan av erforderligt spridningstryck vid munstycket eller dropparen, alla tryckförluster som uppkommer i spridarledningar, bevattningsmaskiner, hydranter, stamledningar, böjar och övergången mellan dessa, samt den totala stighöjden mellan bevattningskällan och bevattningsmunstycket. 

Generellt gäller att ju grövre ledningar som används, ju mindre tryckförluster uppkommer vid ett givet vattenflöde (på grund av en lägre flödeshastighet i den grövre ledningen). Vid samma ledningsdimension, ger alltid långa ledningar större tryckförluster än korta ledningar. 

Vanliga tryckenheter är meter vattenpelare och bar (1 bar = 10 meter vattenpelare).

Verkningsgrad

Bevattningspumpens verkningsgrad erhålles genom den s.k. pumpkarakteristikan, som är unik för varje pumpmodell. Då erhålls förhållandet mellan bevattningspumpens tryckstegring och bevattningspumpens flödesmängd. Samtidigt erhålls också verkningsgraden för varje möjlig kombination av vattentryck och vattenflöde. 

Självfallet eftersträvas en så hög verkningsgrad på bevattningspumpen som möjligt, för den önskade kombinationen av vattentryck och flödesmängd. Bevattningspumpens verkningsgrad ligger ofta på 50 - 70 %.

Parallellkoppling

Vid stora flödesmängder men med ett litet tryckstegringsbehov, kan två eller flera bevattningspumpar gärna parallellkopplas för en bättre verkningsgrad. Då kan en bevattningspump gå kontinuerligt, och de andra bevattningspumparna kan sättas igång vid behov. 

Seriekoppling

Vid små flödesmängder men med ett stort tryckstegringsbehov (t.ex. långa stamledningar i en klen dimension), kan två eller flera bevattningspumpar gärna seriekopplas för en bättre verkningsgrad. 

Om de seriekopplade bevattningspumparna sitter med ett större avstånd ifrån varandra, behöver inte stamledningens tryckpåkänning bli så farligt stor. Stamledningens tryckpåkänning blir dock mycket större, om de seriekopplade bevattningspumparna sitter precis intill varandra.

Motorn

Bakgrund

Bevattningspumpen kan antingen drivas med en elmotor eller med en dieselmotor. I det senare fallet kan antingen en gammal lastbilsmotor eller en traktor användas. Används en traktordriven bevattningspump, måste givetvis traktorn vara utrustad med en kraftöverföringsaxel. Finns det valmöjligheter, är eldrift alltid att föredra på bevattningspumpen.

Elmotor

En elmotor kräver givetvis en nergrävd elkabel ända fram till pumpstationen. Dessutom krävs en kraftfull huvudsäkring på gården, så att elströmmen räcker till både bevattningspump och gårdens övriga elbehov. 

En stor fördel med eldrivna bevattningspumpar, är att hela pumpsystemet lätt kan automatiseras till en relativt överkomlig kostnad. Lämpliga automatiseringar är lågtryckvakt, högtrycksvakt, nivåvakt, tidur, tryckreglering samt fjärrstyrning.

Vattentryck och vattenmängd kan ofta regleras genom s.k. strypreglering, med en skjutventil på bevattningspumpens trycksida. Elmotorns kapacitet måste vara 10 - 20 % högre än bevattningspumpens kapacitet, annars går elmotorn varm.

Dieselmotor

Fördelen med en dieselmotor, är att pumpstationen blir enkel och smidig att flytta vid behov. Dessutom slipper lantbrukaren gräva ner en dyr elkabel ända fram till pumpstationen. Nackdelen är att dieselmotorn måste ha en kontinuerlig tillgång på motorolja, diesel och kylvatten, vilket kräver en del tillsyn. Dock går det att installera diverse vakter, som stänger av motorn vid brist på motorolja, diesel eller kylvatten. Dessutom kan bevattningspumpen även förses med en lågtryckvakt, högtrycksvakt, nivåvakt, tidur och en automatisk tryckreglering. 

Vattentrycket och vattenflödet kan enkelt regleras genom en varvtalsreglering på dieselmotorn. En liten varvtalsändring påverkar dock starkt dieselmotorns effektbehov. För en traktordriven bevattningspump, bör därför traktorns effekt på kraftuttaget vara minst 50 - 75 % större än bevattningspumpens effektbehov. För en lastbilsmotordriven bevattningspump, bör lastbilsmotorns effekt vara 100 % större än bevattningspumpens effektbehov. Traktordrivna bevattningspumpar binder givetvis upp en traktor under hela bevattningssäsongen.

En bevattningspump avsedd för en lastbilsmotor har normalt ingen växellåda. Däremot finns en växellåda för bevattningspumpar avsedda för traktordrift. Dessutom är rotationsriktningen olika för lastbilsmotorns kardanaxel och traktorns kraftuttag. Sålunda är bevattningspumpens drivkälla oftast helt låst. Det går alltså inte att direktkoppla en bevattningspump avsedd för traktordrift med en lastbilsmotor och vice versa.

Pumpintaget

En bevattningspump är känslig för partiklar, alger, växtrester och liknande föroreningar i bevattningsvattnet. Därför bör pumpintaget läggas minst en halvmeter ovanför botten. Vidare måste det finnas en sil vid intaget, som förhindrar dylikt skräp från att sugas in i bevattningspumpen. Silen behöver ofta rensas för bästa pumpeffekt.

Stamledningar

För bevattning finns stamledningar i två varianter:

Flyttbara stamledningar

Flyttbara stamledningar görs ofta av aluminium, men även vävslangar kan förekomma. De vanligaste dimensionerna är 3", 4", 5" och 6". Ju större dimension, ju lägre blir tryckförlusterna i stamledningen (förutsatt samma vattenflöde). 

Flyttbara aluminiumrör tål inte att köras över med en traktor, vilket mer än en lantbrukare har fått erfara genom åren. Precis som med rörbevattning, kräver flyttbara stamledningar en hel del flyttande och ihopkopplande under bevattningssäsongen. 

Hydranter och ståndare

Grenledningar och stamledningar kopplas ihop med s.k. hydranter, som då sitter på s.k. ståndare. Det finns speciella ståndarrör, som då sitter med jämna avstånd på själva stamledningen. Det finns en kran på hydranten, som kan öppnas och stängas vid behov.

Nergrävda stamledningar

Materialval

De vanligaste materialet idag är PVC. Tidigare förekom även nergrävda rör av polyeten, galvaniserad stål och eternit. De galvaniserade stålrören hade dessvärre ofta problem med korrosion, synnerhet vid låga pH-värden i marken.

Tryckklasser

Till nergrävda stamledningar finns PVC-rör i tryckklasserna NT 6, NT 10 och NT 12,5. De är dimensionerade för ett arbetstryck på 60, 100 respektive 125 meter vattenpelare under 50 års kontinuerlig användning vid en vattentemperatur på 20 plusgrader. Är vattentemperaturen lägre än 20 grader, kan arbetstrycket ökas något. Är vattentemperaturen däremot högre än 20 grader, får istället arbetstrycket minskas något. 

Då bevattningen endast är aktuell under en kort tid på året, kan troligtvis arbetstrycket ökas med ca 20 % utan någon större risk för att skada de nergrävda stamledningarna. 

Kortvarit tål de nergrävda stamledningarna ett betydligt större tryck, utan att gå sönder. De nergrävda stamledningarnas sprängtryck är 2 - 3 gånger större än deras dimensionerade arbetstryck.

Luftningsventiler

Vatten innehåller normalt några procent luft, som lätt ansamlas vid höga punkter på de nergrävda stamledningarna. För att undvika problem med den instängda luften, bör särskilda luftningsventiler monteras vid strategiska platser på den nergrävda stamledningen. Dessa luftningsventiler släpper då ut den instängda luften men inte vattnet i den nergrävda stamledningen. Därmed minskas risken för ett tryckslag.

Tömning för frostskydd

Om den nergrävda stamledningen inte läggs på frostfritt djup, måste den tömmas på allt vatten inför vintern. Detta sker enklast om den nergrävda stamledningen läggs med självfall. Annars får tömningsventiler monteras vid alla låga punkter på den nergrävda stamledningen. Tömningsventilerna bör mätas in med centimeternoggrannhet i rikets nät, för att lättare kunna återfinnas inför vintern.

Hydranter och ståndare

Ovanjordiska grenledningar och nergrävda stamledningar kopplas ihop med s.k. hydranter, som då sitter på s.k. ståndare. Dessa ståndare sitter då med jämna avstånd på den nergrävda stamledningen. Det finns en kran på hydranten, som kan öppnas och stängas vid behov. Ståndaren bör skyddas från påkörning och dylikt med en betongring i en lämplig dimension. Alla ståndare bör mätas in med centimeternoggrannhet i rikets nät.

Läggningen

Rörgravsbotten ska vara fri från ojämnheter och helst ha en jämn lutning. Fyllningshöjden ska vara minst 70 - 80 centimeter ovanför den nergrävda stamledningens hjässa. Kringfyllnaden (de närmsta 15 - 20 centimetrarna från den nergrävda stamledningen) måste vara helt stenfri, annars skadas den nergrävda stamledningen. Korsar den nergrävda stamledningen någon väg eller järnväg, bör den nergrävda stamledningen då gå i en skyddande betongledning. 

T-rör, förminskningsövergångar, böjar, ventiler och slutstycken kan utsättas för förskjutningskrafter under bevattningens gång. Därför måste de förankras noggrant med specialgjutna stödblock i betong eller med speciella bojor. När den nergrävda stamledningen har lagts färdigt och rörgraven fyllts igen, måste en provtryckning ske av den nergrävda stamledningen innan den kan tas i bruk.

Den nergrävda stamledningen måste givetvis läggas, så att den inte stör något täckdikessystem. Risken minskas om hela täckdikessystemet är efterinmätt med centimeternoggrannhet i rikets nät. Av samma skäl bör givetvis den nergrävda stamledningen mätas in med centimeternoggrannhet i rikets nät. Då minskar ju risken att en framtida täckdikning förstör den nergrävda bevattningsstamledningen. Om några rör på den nergrävda bevattningsstamledningen blir skadade i framtiden, kan de dessutom lätt återfinnas.

Tryckslag

Bakgrund

Kraftiga tryckvågor uppkommer alltid vid hastiga förändringar av vattenflödet i slutna ledningar, t.ex. snabba öppningar och stängningar av ventiler och hydrantkranar, start och stopp av bevattningspump, samt plötsliga utsläpp av instängd luft. 

Tryckvågorna rör sig med ljudets hastighet i vattnet och i rörmaterialet. När tryckvågorna möts, sker alltid en kraftig tryckstegring i systemet, s.k. tryckslag. Tryckstegringen kan då ofta vara 2 - 3 gånger större än arbetstrycket. En instängd luftpelare kan förstärka tryckslaget. 

Tryckslag kan skada bevattningspumpar, ventiler, stamledningar, hydranter, grenledningar och bevattningsmaskiner. Metalledningar är känsligare för tryckslag än plastledningar, främst för att själva tryckvågen går fortare i metallrör än i plaströr.

Så här motverkas tryckslag

Skadliga tryckslag kan motverkas på flera sätt. När bevattningspumpen startas, ska alltid ventilen hållas stängd. Sedan öppnas ventilen långsamt. När bevattningspumpen stängs av, bör skjutventilen stängas före själva bevattningspumpen. Överlag ska alla ventiler regleras långsamt. Det bör ta 10 - 60 sekunder att helt stänga av en ventil. 

Alla ledningar bör luftas genom speciella luftningsventiler. Dessa luftningsventiler bör då sitta vid bevattningspumpen, vid alla höga punkter i bevattningssystemet samt i slutet på alla ledningar. 

Vid bevattning med en bevattningsmaskin, stängs ofta bevattningspumpen av automatisk när bevattningskanonen har blivit färdigindragen. Då bör den automatiska avstängningen ske genom ett tryckfall i bevattningssystemet, inte genom en tryckstegring i bevattningssystemet. 

Vid stora höjdskillnader i bevattningssystemet, kan en backventil ofta vara befogad på bevattningspumpens trycksida. Backventilen måste stängas snabbare än sugledningens bottenventil. Då förhindrar backventilen att vattnet rusar tillbaka, för att sedan plötsligt stoppas. Vid själva stoppet uppkommer annars ett tryckslag, som skadar både bevattningspump och sugledning.

För att gå tillbaks till startsidan, kan du klicka här!