Beregening

Werkingsprincipe

Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen verschillende beregeningssystemen, elk met hun eigen 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

Figuur 1 - Links: sprinkler voor klassieke bovenkroonberegening vollevelds (Bron: VGBwatertechniek), Midden: rijgerichte microsprinklers (Flipper, Bron: NaandanJain), Rechts: microsprinklers vollevelds (Pip 202, Bron: Pippulsators).

Figuur 2 - Links: onderkroonberegening klassieke opstellelling (bron: VGBwatertechniek), Rechts: opstelling met microsprinklers (bron: Waldis Swiss AG)

Bovenkroonberegening

Door de bomen op een perceel te beregenen bij nachtvorst, zal een ijslaag de bloemen/vruchten bedekken (Figuur 3).

Figuur 3 - Links: bloemclusters beschermd met bovenkroonberegening (Bron: Fruitbedrijf Landrust). Rechts: principe van vorstbescherming door bovenkroonberegening (Bron: pcfruit).

Bij de vorming van deze ijslaag komt er stollingswarmte (latente warmte) vrij die ervoor zorgt dat de bloemen/vruchten niet bevriezen. Door deze ijslaag continu te besproeien met nieuw, stromend water blijft de ijslaag steeds in de faseovergang zitten tussen water en ijs. Hierdoor zal de temperatuur in het bloemweefsel steeds meerdere graden boven de luchttemperatuur blijven (Figuur 4).

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.

Initieel zal er bij het inschakelen van het beregeningssysteem een temperatuurdaling plaatsvinden in het bloemweefsel (tot ongeveer de natteboltemperatuur). Ook dit is duidelijk zichtbaar in Figuur 4.

Het werkingsprincipe van bovenkroonberegening met microsprinklers is identiek aan dit van de klassieke bovenkroonberegening. Deze 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 nog een onderscheid gemaakt tussen:

Rijgerichte micro sprinklers, oa. Flipper (NaandanJain) en rij-gerichte pulsators Pulsar Stripnet (Netafim): deze spuiten enkel op de bomenrij en niet tussen de rijen, zodat het water efficiënter gebruikt wordt.
Vollevelds micro spinklers (oa. breedwerpende pulsators): deze 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.

Onderkroonberegening

Bij onderkroonberegening wordt het grondoppervlak onder te bomen besproeid. Het water bevriest op de bodem en de grasstrook. De latente warmte die hierbij 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

Bovenkroonberegening 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 echter tijdelijk geen of onvoldoende water aangevoerd wordt en het ijs ‘droogvalt’, dan kan dit catastrofale gevolgen hebben. De temperatuur van de bloem daalt dan 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: de volledige opbrengst dreigt verloren te gaan. Een vuistregel luidt dat na het uitvallen van de pomp, de beregening binnen 10 minuten moet heropgestart zijn.

Bij grote warmteverliezen - bij sterke wind of open hemel – bevriest er meer water op de bloemen/vruchten. Dit kan ervoor zorgen dat de debieten van de beregeningsinstallatie moeten verhoogd worden, dit tot max. 50 m3/ha/u bij windsnelheden boven 6 km/h als de pomp(en) dit aan kan (kunnen). Zo niet, is het beter om bij sterke wind de installatie helemaal niet op te starten.

Door het lagere waterverbruik is de effectiviteit van rijgerichte systemen of systemen met pulsator sprinklers lager dan die van een klassieke bovenkroonberegening. Voor deze systemen mag men een bescherming tot -5°C omgevingstemperatuur aannemen onder de juiste omstandigheden.

Onderkroonberegening

Omdat de latente warmte die vrijkomt op de bodem niet rechtstreeks in contact komt met de bloemen/vruchten, 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. Dit kan voorzien worden via een grondwaterput in combinatie met een bassin en eventueel regenwateropslag of via oppervlaktewater (beek). Indien er water beschikbaar is, is dit systeem dus 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. Dit 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 deze 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 hier de aangewezen vorm van beregening.

Praktische uitvoering

Gebruik

Bovenkroonberegening

Tijdens de opstart van de beregening zal er een ongewenste temperatuurdaling optreden (zie ook ‘weersopvolging’). Om deze 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. Deze tactiek is belangrijk, zeker wanneer de relatieve vochtigheid laag is, omdat de natteboltemperatuur dan aanzienlijk lager ligt dan de luchttemperatuur. Tabel 1 geeft een overzicht van de concrete temperaturen waarop bovenkroonberegening moet opgestart worden in de appelteelt, rekening houdend met deze initiële temperatuurdaling en voor de verschillende ontwikkelingsstadia.

Tabel 1 - 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 kan het nodig zijn om deze systemen nog vroeger op te starten.

Na opstart: evalueer de effectiviteit van de beregening door de ‘natheid’ van het ijs te controleren: indien de gevormde ijsbol over de bloemen/vruchten niet constant nat aanvoelt, moet het debiet worden verhoogd tot 42-50 m3/ha/u. Dit scenario kan zich voordoen bij zeer sterke wind of bij extreem lage temperaturen. Wanneer men een zodanig strenge vorstnacht verwacht, kan men de beregening best enkel opstarten indien 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.

Men moet er steeds alles aan doen om de beregening continu te laten werken. Als de beregening toch onderbroken wordt (bijvoorbeeld door een uitval van de installatie), is het nog steeds beter om de beregening zo snel mogelijk (ideaal binnen 10 min) terug op te starten i.p.v. er helemaal mee te stoppen.

Laat het systeem proefdraaien voor de vorstperiode om lekken, verstoppingen of andere problemen vast te stellen en te verhelpen.

Onderkroonberegening

Ook voor onderkroonberegening geldt er dat deze pas een 30-tal minuten na opstartbescherming biedt. De exacte timing voor opstarten is hier echter wel 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 grondwaterpomp en eventueel een bassin geplaatst worden. Dit 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. Hierbij moet er 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 (Bron: pcfruit).

Opstelling rijgericht

De sprinklers worden geïnstalleerd op boomhoogte. Deze spuiten gericht over de bomenrij. Afhankelijk van het type sprinkler kan de straal in 1 of in 2 richtingen gericht worden. Hierbij wordt er steeds een overlapping van het spuitbereik voorzien (Figuur 7).

Figuur 7 - Plaatsing en sproeipatroon van rijgerichte microsprinklers (Netafim Pulsar) in een boomgaard (Bron: pcfruit).

Onderkroonberegening

Bij onderkroonberegening kan er gewerkt worden met de volgende opstellingen:

Op de grond geplaatste sprinklers: onder de bomen of tijdelijk op de grasstrook.
Microsprinklers die ook kunnen ingezet worden voor irrigatie.

De opstelling met sprinklers komt overeen met de opstelling voor bovenkroonberegening met als enige verschil dat de breedwerpende sprinkelers op de grond geplaatst worden ipv 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 kunnen ze dan 90° gedraaid worden om zo een maximale oppervlakte grasstrook onder de boom te bevochtigen (Figuur 8).

Figuur 8 - Microsprinklers ingezet voor irrigatie én onderkroonberegening. Om een groter gebied te bedekken voor nachtvorstberegening kunnen sprinklers met een ovaal spuitbeeld tijdens de vorstperiode 90° gedraaid worden (Bron foto Links: Waldis Swiss AG; Bron schematische weergave Rechts: pcfruit).

Vooral voor onderkroonberegening en in mindere mate voor bovenkroonberegening, geldt er dat lang gras de bescherming verhoogt: dit zorgt voor een groter oppervlak waarop water kan bevriezen. Echter, tijdens nachten waarop de beregening niet wordt ingeschakeld, maakt dit lange gras het perceel net gevoeliger voor vorstschade (zie correct bodembeheer voor passieve vorstbescherming).

Arbeidsintensiviteit

In principe moet tijdens de vorstnacht enkel de pomp opgestart -en ’s morgens terug afgezet worden. Echter, permanentie (minstens uurlijkse controle) is aangewezen om problemen (bv. verstoppingen of uitvallen van de pomp) tijdig te detecteren en/of het debiet bij te regelen wanneer de temperatuur verandert (debiet opvoeren bij dalende omgevingstemperatuur en verlagen bij stijgende omgevingstemperatuur).

Kosten

De kosten voor een beregeningsinstallatie zitten vooral in de ‘vaste’, grote items:

Waterbassin
Grondwaterput + pomp
Pompinstallatie met regeling en filters
Sproeiers + leidingen

Afhankelijk van de situatie zijn er vele 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.

Dit 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 regio-afhankelijk 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 kunnen leveren. De nodige vergunningen voor dit type putten zijn zeer moeilijk te verkrijgen.
Er kan dus van worden uitgegaan dat er bij het gebruik van een grondwaterput een bassin bijgeplaatst moet worden als buffer. Dit bassin kan nog verder aangevuld worden met het regenwater dat van het dak van een loods gecollecteerd wordt.

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. Men moet dan ook rekening houden met een eventueel 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 men niet hoger gaan in Fe-gehalte, tenzij er kan gestart en afgespoeld worden met ‘goed’ water. 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.
Hierbij kan men 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.

Figuur 9 - Aanleg bassin voor nachtvorstberegening (Bron: Hubertus Beutler Gmbh).

De grootte van een bassin is afhankelijk van de volgende factoren:

Het aantal opeenvolgende vorstnachten waarop de buffer gedimensioneerd wordt. In de kostentabel 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 (bv uit beek/gracht) kan de buffer kleiner gedimensioneerd worden. In het laatste geval kan een buffer voor 1 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 zal er bespaard kunnen worden op de grootte van de pomp en de leidingen.

Figuur 10 - Dieselpompen (mobiel) voor nachtvorstberegening (Bron: VGBwatertechniek).

Sproeiers + 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 de volgende verbruikskosten:

Brandstofpompen: elektrisch of diesel.
Heffing grondwaterwinning.

Onderhoudskosten

De onderhoudskosten voor beregeningssystemen zijn redelijk beperkt en deze houden in:

Controle en reiniging van de filters.
Controle leidingen en sproeiers op verstoppingen en eventuele schade van vorst of snoeiwerkzaamheden.

Er wordt aangeraden om het systeem steeds uitvoerig te testen 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. Dit 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. Dit kan een (gedeeltelijke) herbemesting noodzakelijk maken.
Het perceel is één tot meerdere dagen onbewerkbaar na het toepassen van beregening door de extreem natte bodem.
Pseudomonas-bestrijding nodig bij peer na beregening. Dit resulteert momenteel in een koper-bespuiting die na een 10-tal dagen nog eens 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 waait met de rijen, 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 over heersende windrichting bij windvorst NO is in Vlaanderen.