Beregening
Werkingsprincipe
Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen verschillende beregeningssystemen. Elk met hun voor- en nadelen.
- Bovenkroonberegening (Figuur 1):
- Klassieke opstelling vollevelds
- Opstelling met micro sprinklers rijgericht
- Opstelling met micro sprinklers vollevelds
- Onderkroonberegening (Figuur 2):
- Klassieke opstelling
- Opstelling met microsprinklers
Bovenkroonberegening
Door de bomen op een perceel te beregenen bij nachtvorst, zal een ijslaag de bloemen/vruchten bedekken (Figuur 3).
Bij de vorming van die ijslaag komt er stollingswarmte (latente warmte) vrij die ervoor zorgt dat de bloemen/vruchten niet bevriezen. Door die ijslaag continu te besproeien met nieuw, stromend water blijft de ijslaag steeds in de faseovergang zitten tussen water en ijs. Daardoor zal de temperatuur in het bloemweefsel steeds meerdere graden boven de luchttemperatuur blijven (Figuur 4).
Initieel zal er bij het inschakelen van het beregeningssysteem een temperatuurdaling plaatsvinden in het bloemweefsel (tot ongeveer de natteboltemperatuur). Ook dat zie je in Figuur 4.
Het werkingsprincipe van bovenkroonberegening met microsprinklers is identiek aan dat van de klassieke bovenkroonberegening. Die systemen werken echter waterbesparend door ervoor te zorgen dat er, relatief aan de totale beregende hoeveelheid, meer water op de bloemen/vruchten terechtkomt en bevriest en er dus minder water onmiddellijk op de bodem valt en wegspoelt zonder te bevriezen (waarbij er dus ook geen warmte vrijgesteld wordt).
Er wordt een onderscheid gemaakt tussen:
- Rijgerichte microsprinklers, oa. Flipper (NaandanJain) en rij-gerichte pulsators Pulsar Stripnet (Netafim): die spuiten enkel op de bomenrij en niet tussen de rijen, zodat het water efficiënter gebruikt wordt.
- Vollevelds microspinklers (oa. breedwerpende pulsators): die systemen werpen erg kleine druppels over de hele boomgaard. Zo bevriest er een groter gedeelte van het water op de boom en in de lucht dan bij klassieke bovenkroonberegening.
Figuur 3 - Links: bloemclusters beschermd met bovenkroonberegening (Bron: Fruitbedrijf Landrust). Rechts: principe van vorstbescherming door bovenkroonberegening (Bron: pcfruit).
Figuur 4 - Temperatuurverloop van de luchttemperatuur (rood), de natteboltemperatuur (blauw) en het weefsel van een bloem (oranje) bedekt met ijs, geregistreerd tijdens beregening. De initiële daling van de temperatuur van het bloemweefsel die optreedt bij het opstarten van de installatie is eveneens zichtbaar.
Onderkroonberegening
Bij onderkroonberegening wordt het grondoppervlak onder te bomen besproeid. Het water bevriest op de bodem en de grasstrook. De latente warmte die daarbij vrijkomt verwarmt indirect de bloemen/vruchten via straling of convectie (Figuur 5).
Figuur 5 - Links: vorstbescherming door onderkroonberegening (Bron: Uwe Körner). Rechts: principe van vorstbescherming door bovenkroonberegening (Bron: pcfruit).
Effectiviteit
Bovenkroonberegening
Dat is de meest effectieve manier om aan vorstbestrijding te doen. Onder de juiste omstandigheden (windstil, bewolking aanwezig) kan er tot een omgevingstemperatuur van -6°C beschermd worden in het gevoeligste stadium.
Wanneer er tijdelijk geen of onvoldoende water aangevoerd wordt en het ijs droogvalt, kan dat catastrofale gevolgen hebben. De temperatuur van de bloem daalt snel en er zullen ijskristallen groeien vanuit het ijs in de bloemen/vruchten. In dat geval zal de schade veel groter zijn dan wanneer helemaal geen vorstbescherming wordt toegepast, want dan dreigt de volledige opbrengst verloren te gaan. Een vuistregel luidt dat na het uitvallen van de pomp, de beregening binnen 10 minuten heropgestart moet zijn.
Bij grote warmteverliezen, sterke wind of open hemel, bevriest er meer water op de bloemen/vruchten. Daardoor moeten de debieten van de beregeningsinstallatie verhoogd worden tot max. 50 m3/ha/u bij windsnelheden boven 6 km/h als de pomp(en) dat aan kan (kunnen). Zo niet start je de installatie beter niet op bij sterke wind.
Door het lagere waterverbruik is de effectiviteit van rijgerichte systemen of systemen met pulsator sprinklers lager dan die van een klassieke bovenkroonberegening. Voor die systemen mag je een bescherming tot -5°C omgevingstemperatuur aannemen onder de juiste omstandigheden.
Onderkroonberegening
Omdat de latente warmte die vrijkomt op de bodem niet rechtstreeks met de bloemen/vruchten in contact komt, is het vorstbestrijdingseffect van de maatregel beperkter dan dat van de bovenkroonberegening. De temperatuurswinst kan onder de juiste omstandigheden 2 à 3°C bedragen.
Toepasbaarheid
Bovenkroonberegening
De belangrijkste voorwaarde voor het gebruik van een beregeningsmechanisme voor de bescherming van een perceel is de beschikbaarheid van grote hoeveelheden water. Dat kan voorzien worden via een grondwaterput in combinatie met een bassin en eventueel regenwateropslag of via oppervlaktewater (beek). Als er water beschikbaar is, is het systeem overal toepasbaar.
Bij gebruik van rijgerichte systemen kan een wind die haaks op de rijen staat tijdens de vorstnacht ervoor zorgen dat de waterstraal niet op de bomen zelf terecht komt, maar wel op de grasstrook valt. Dat beperkt de efficiëntie van het systeem aanzienlijk. Aangezien de wind tijdens een vorstnacht meestal uit noord/noordoostelijke richting komt, is rijgerichte bovenkroonberegening enkel aan te raden op percelen waar de rijen van noord(oost) naar zuid(west) lopen.
Onderkroonberegening
Onderkroonberegening is met het oog op waterverbruik een zuiniger alternatief op de klassieke bovenkroonberegening, maar biedt ook minder bescherming. Voor steenfruit zoals kersen, perziken en pruimen is het risico op takbreuk en Pseudomonas-infectie te hoog om bovenkroonberegening toe te passen. Onderkroonberegening is dan de aangewezen vorm van beregening.
Praktijk
Gebruik bovenkroonberegening
Tijdens de opstart van de beregening zal er een ongewenste temperatuurdaling optreden. Om die tegen te gaan, moet het opstartdebiet verhoogd worden (boven het nominale debiet) en moet het systeem al opgestart worden vooraleer de kritische temperaturen worden bereikt. De vuistregel luidt dat bovenkroonberegening pas 30 minuten na opstart ook effectief bescherming biedt. Die tactiek is belangrijk, zeker wanneer de relatieve vochtigheid laag is, omdat de natteboltemperatuur aanzienlijk lager ligt dan de luchttemperatuur. Tabel 2 geeft een overzicht van de concrete temperaturen waarop bovenkroonberegening moet opgestart worden in de appelteelt, rekening houdend met de initiële temperatuurdaling en de verschillende ontwikkelingsstadia.
Tabel 2 - Richttemperaturen voor opstarten van bovenkroonberegening (met klassieke sprinklers) in appel ifv. ontwikkelingsstadium (Bron: Fons Verberne - Thomas More Kempen).
Microsprinklers zijn gevoeliger aan bevriezing dan het klassieke mechanisme. Daarom is het nodig om die systemen nog vroeger op te starten.
Na opstart: evalueer de effectiviteit van de beregening door de ‘natheid’ van het ijs te controleren. Als de gevormde ijsbol over de bloemen/vruchten niet constant nat aanvoelt, moet het debiet worden verhoogd tot 42-50 m3/ha/u. Dat scenario kan zich voordoen bij zeer sterke wind of bij extreem lage temperaturen. Wanneer je een zodanig strenge vorstnacht verwacht, kan je de beregening best enkel opstarten als een dergelijk verhoogd debiet ook heel de nacht aangehouden kan worden.
Blijf doorgaan met beregenen tot de temperaturen terug boven 0°C stijgen en het ijs aan het smelten is door de zonnestraling. De inval van de dooi is merkbaar als het ijs van de bomen begint te vallen en wanneer er water tussen de ijsbol en de bloem zit. Bij heel diepe nachtvorst (-7 à -8°C) is het aangeraden iets langer verder te gaan met beregenen. Ook al dooit het na afloop, een meer geleidelijke overgang naar positieve temperaturen kan eventuele extra schade beperken.
Je moet er steeds alles aan doen om de beregening continu te laten werken. Als de beregening onderbroken wordt, bijvoorbeeld door een uitval van de installatie, is het nog steeds beter om de beregening zo snel mogelijk terug op te starten i.p.v. er helemaal mee te stoppen. Laat het systeem proefdraaien voor de vorstperiode om lekkages, verstoppingen of andere problemen vast te stellen en te verhelpen.
Gebruik onderkroonberegening
Ook voor onderkroonberegening is er pas een 30-tal minuten na opstart bescherming. De exacte timing voor opstarten is minder streng dan bij bovenkroonberegening.
Opstelling
Er moet een pomp- en leidingsysteem voorzien worden van de waterbron naar de beregeningsinstallatie in de boomgaard. Bij het gebruik van grondwater als waterbron moet er een grondwaterput, een -pomp en eventueel een bassin geplaatst worden. Dat is niet het geval bij het exclusieve gebruik van oppervlaktewater (rechtstreeks uit een waterloop). Indien er gebruik gemaakt wordt van microsprinklers of pulsator sprinklers, moet er bovendien een filtratiesysteem aanwezig zijn dat het water zuivert om te voorkomen dat de sprinklers verstopt geraken. Het type beregening en de grootte van het perceel bepalen de dimensionering van waterbron, pomp, bassin, filter en buizenstelsel. Daarbij moet rekening gehouden worden met het totale debiet en de nodige buffercapaciteit om meerdere nachten na elkaar te kunnen beregenen.
Bovenkroonberegening
Opstelling vollevelds (klassieke beregening).
Ronddraaiende sprinklers worden op boomhoogte in een overlappend patroon geïnstalleerd (Figuur 6).
Figuur 6 - Plaatsing en sproeipatroon van klassieke, roterende sprinklers voor bovenkroonberegening in een boomgaard.
Opstelling rijgericht
De sprinklers worden geïnstalleerd op boomhoogte. Die spuiten gericht over de bomenrij. Afhankelijk van het type sprinkler kan de straal in 1 of in 2 richtingen gericht worden. Daarbij wordt er steeds een overlapping van het spuitbereik voorzien (Figuur 7).
Figuur 7 - Plaatsing en sproeipatroon van rijgerichte microsprinklers (Netafim Pulsar) in een boomgaard.
Onderkroonberegening
Bij onderkroonberegening werk je met volgende opstellingen:
- Op de grond geplaatste sprinklers onder de bomen of tijdelijk op de grasstrook.
- Microsprinklers die je ook voor irrigatie kan inzetten.
De opstelling met sprinklers komt overeen met de opstelling voor bovenkroonberegening op één verschil na. De breedwerpende sprinkelers plaats je op de grond i.p.v. boven de bomen. De microsprinklers hebben vaak een ovaal spuitbeeld en worden voor irrigatie zo opgehangen dat ze een overlappend sproeibeeld hebben dat enkel de bomenrij bevochtigt. Tijdens de vorstperiode kan je ze 90° draaien om zo een maximale oppervlakte grasstrook onder de boom te bevochtigen (Figuur 8).
Figuur 8 - Microsprinklers ingezet voor irrigatie én onderkroonberegening. (Bron foto Links: Waldis Swiss AG; Bron schematische weergave Rechts: pcfruit).
Vooral voor onderkroonberegening en in mindere mate voor bovenkroonberegening, geldt dat lang gras de bescherming verhoogt. Dat zorgt namelijk voor een groter oppervlak waarop water kan bevriezen. Tijdens nachten waarop de beregening niet wordt ingeschakeld, maakt dat lange gras het perceel echter net gevoeliger voor vorstschade.
Arbeidsintensiviteit
In principe moet je tijdens de vorstnacht enkel de pomp opstarten -en ’s morgens terug afzetten. Permanentie en controle om het uur is echter aangewezen om problemen zoals verstoppingen of uitvallen van de pomp tijdig te detecteren en/of het debiet bij te regelen wanneer de temperatuur verandert.
Kosten
De kosten voor een beregeningsinstallatie zitten vooral in de vaste, grote items:
- Waterbassin
- Grondwaterput en pomp
- Pompinstallatie met regeling en filters
- Sproeiers en leidingen
Afhankelijk van de situatie zijn er veel scenario’s mogelijk:
- De verschillende types sproeiers met elk hun specificaties qua waterverbruik hebben hun impact op de dimensionering van de rest van de installatie.
- De aanwezigheid van een beek/gracht kan de installatie beduidend goedkoper maken dan wanneer er nood is aan een bassin met bevoorrading vanuit een grondwaterput en met regenwater.
- De kosten per hectare worden kleiner bij een grotere installatie.
Dat alles maakt een beregeningsinstallatie vooral interessant op grotere percelen (> 3ha) en/of wanneer er oppervlaktewater (beek/gracht) benut kan worden.
Grondwaterput
De kostprijs van een grondwaterput en bijhorende bronpomp is regioafhankelijk en afhankelijk van de volgende factoren:
- Diepte van de beschikbare waterlaag.
- Eigenschappen van de ondergrond.
- Benodigd waterdebiet.
Grondwaterputten die rechtstreeks gebruikt worden voor de besproeiing van een veld moeten een groot debiet leveren. De nodige vergunningen voor dat type putten zijn moeilijk te verkrijgen. Bij het gebruik van een grondwaterput kan je ervan uitgaan een bassin als buffer te moeten plaatsen. Dat bassin kan nog verder aangevuld worden met het verzamelde regenwater.
Een bijkomend voordeel van de combinatie van een grondwaterput met een bassin is de beschikbaarheid van water voor irrigatie tegen zonnebrand in de zomer.
Voor beregening met water afkomstig uit een beek/gracht is de watervoorziening in de zomer vaak onzeker. Je moet ook rekening houden met een captatieverbod.
Ook de waterkwaliteit is ten slotte een belangrijk gegeven bij bovenkroonberegening. Om schilschade te vermijden, gelden er maximumgehaltes voor het ijzergehalte (Fe < 3mg/l) en het Chloorgehalte (Cl < 500 mg/l). Zeker op ontwikkelende vruchten mag je niet hoger gaan in Fe-gehalte, tenzij je met 'goed' water kan starten en afspoelen. Zie ook Appelmans (2012), Water Optimalisatie Plan Fruitteelt.
Bassin
De kosten variëren afhankelijk van de grootte van het bassin. Een groot bassin zal een lagere kost per m³ hebben dan een klein bassin.
Daarbij kan je nog de keuze maken tussen het type folie (PVC/PE/EPDM) en een eventuele afdekking. De constructie bestaat meestal uit een uitgegraven deel en een verhoogde rand (talluds). De wateropvang van de nabijgelegen daken en een eventueel drainagesysteem kan ook in het bassin opgeslagen worden.
De grootte van een bassin is afhankelijk van de volgende factoren:
- Het aantal opeenvolgende vorstnachten waarop de buffer gedimensioneerd wordt. In de kostentabel, tabel 1, bovenaan deze pagina is er rekening gehouden met een buffer voor 3 à 5 vorstnachten.
- Het beschikbare bijvuldebiet: bij een kleine bron kan de buffer beter iets groter gedimensioneerd worden. Bij een grote bron (uit beek/gracht) kan de buffer kleiner gedimensioneerd worden. In het laatste geval kan een buffer voor één nacht zelfs al voldoende zijn.
- Het type sproeisysteem, want bij het gebruik van spaarzame sproeisystemen kan er bespaard worden op de grootte van de buffer.
Pompinstallatie
De pompinstallatie bestaat uit de nodige leidingen, filters, regeling en pomp voor het transporteren van het water naar de boomgaard.
Afhankelijk van het gekozen systeem op het veld moet er extra geïnvesteerd worden in filtering (bv. voor pulsator sprinkler systemen) om te voorkomen dat de sproeiers verstopt geraken.
Bij het gebruik van spaarzame sproeisystemen kan er bespaard worden op de grootte van de pomp en de leidingen.
Sproeiers en leidingen
Het type van de sproeiers bepaalt de hoeveelheid leiding en de grootte ervan. Spaarzame sproeisystemen vragen om minder grote leidingen, maar zijn er meestal wel meer sproeiers en meer leidingen nodig. De installatiekost van spaarzame systemen ligt meestal iets hoger dan die van een klassiek systeem. Ook de materiaalkeuze van de leidingen kan een impact hebben op de prijszetting: PVC/PE/...
Verbruikskosten
Er moet rekening gehouden worden met verbruikskosten zoals brandstofpompen, elektrisch of diesel, en heffing grondwaterwinning.
Onderhoudskosten
De onderhoudskosten voor beregeningssystemen zijn redelijk beperkt tot:
- Controle en reiniging van de filters.
- Controle leidingen en sproeiers op verstoppingen en eventuele schade van vorst of snoeiwerkzaamheden.
Test het systeem uitvoerig voor de aanvang van de vorstperiode.
Milieu-impact
Een beregeningsinstallatie heeft op zich geen grote impact op het milieu. Het overgrote deel van het gebruikte water zal terug in de bodem trekken. De grondwaterreserves in Vlaanderen geraken echter al enkele jaren niet meer op het gewenste niveau, waardoor het voor telers steeds moeilijker wordt om een grondwatervergunning te verkrijgen. Dat zal in de toekomst niet verbeteren, de verwachting is dat waterbuffering, bestaande uit grondwater aangevuld met regenwater, meer en meer een noodzaak zal worden om aan de vereiste criteria te voldoen voor een vergunning.
Voor- en nadelen
Bovenkroonberegening
Opstelling vollevelds
Voordelen:
- Grootste temperatuurwinst van alle vorstbeschermingsmethoden.
- Goedkoop in onderhoud en verbruik.
- Betrouwbaar bij alle soorten vorst.
- Relatief beperkte arbeidskost tijdens vorstnacht: monitoring temperatuur, aan- en afzetten pomp, monitoring ijsvorming en bijstellen debiet.
Nadelen:
- Continue beregening met de nodige toename in debiet wanneer het ijs te droog wordt bij dalende temperaturen. Eenmaal begonnen moet de beregening doorlopen tot het einde van de vorstnacht (wanneer het ijs begint te smelten). Een beregening die te vroeg stopt, kan meer schade veroorzaken dan wanneer er helemaal niet beregend wordt.
- Het hoge waterverbruik vereist een ruime beschikbaarheid van water, zeker wanneer de temperaturen al vroeg in de nacht onder de kritische grens dalen of wanneer er meerdere opeenvolgende nachten beregend moet worden.
- De hoge watergift zorgt voor een verhoogd doorspoelen van de in het voorjaar toegepaste stikstofbemesting. Dat kan een (gedeeltelijke) herbemesting noodzakelijk maken.
- Het perceel is één tot meerdere dagen niet bewerkbaar na het toepassen van beregening door de extreem natte bodem.
- Pseudomonas-bestrijding nodig bij peer na beregening. Dat resulteert momenteel in een koper-bespuiting die na een 10-tal dagen herhaald moet worden.
Opstelling met microsprinklers (vollevelds/rijgericht)
Voordelen:
- Lager waterverbruik dan klassieke bovenkroonberegening.
- Minder water op de grasstrook, waardoor het perceel beter berijdbaar blijft na een vorstnacht en waardoor er minder uitspoeling van de bemesting plaatsvindt.
Nadelen:
- Gevoelig voor wind. Wanneer de wind niet parallel met de rijen waait, wordt een deel van het water naast de boomrij geblazen, waardoor stukken van de rij onbeschermd blijven. Rij-gerichte beregening wordt best alleen geïnstalleerd op percelen waar rijen (ongeveer) NO-ZW georiënteerd zijn, aangezien de overheersende windrichting bij windvorst NO is in Vlaanderen.
Onderkroonberegening
Voordelen:
- Lager waterverbruik dan klassieke bovenkroonberegening.
- Integratie in irrigatiesysteem kan kosten besparen.
- Enige geschikte beregeningsmechanisme voor steenfruit.
Nadelen:
- Temperatuurwinst beperkter dan bij bovenkroonberegening.
Mogelijk leveranciers
Meer informatie
Andere studies:
- Algemeen boven- onderkroonberegening (Engelstalig)
- Onderkroonberegening (Duitstalig)
