Odhad parametrů systému umělého zavlažování pro zahradu s rajčaty
Tato stránka slouží jako Výzkumná zpráva simulace "Odhad parametrů systému umělého zavlažování pro zahradu s rajčaty" k semestrálnímu projektu pro předmět 4IT495 Simulace systémů (LS 2014/2015) na VŠE v Praze.
Zadání
Název simulace: Odhad parametrů systému umělého zavlažování pro zahradu s rajčaty
Předmět: 4IT495 Simulace systémů (LS 2014/2015)
Autor: Tomáš Daněk
Typ modelu: Monte Carlo
Modelovací nástroj: MS Excel
Definice problému
Zadaným problémem je nalézt potřebné množství umělé závlahy, které je možné vypěstovat v podnebí České republiky na určité ploše. Úspěšné pěstování rajčat závisí na mnoha faktorech jako je kvalita půdy, výskyt přirozených škůdců, množství slunečního svitu atd. Nicméně správně načasované a hlavně dostatečné zavlažování je klíčové pro maximalizaci úrody. Množství srážek v České republice není pro vypěstování rajčat dostatečné a je nutné vodu v optimálním množství během růstu uměle dodávat. Před samotným začátkem pěstování je nutné získat představu o potřebném množství umělé závlahy a vytvořit předběžný rozvrh množství v průběhu růstu, který je možné poté upravovat na základě aktuální situace. Vzhledem k poměrně proměnlivému množství srážek je nutné počítat i s určitou rezervou.
Metoda
Pro řešení problému je nutné pracovat s náhodně generovanými proměnnými, proto byla zvolena metoda Monte Carlo. Jako pracovní prostředí byl zvolen software Microsoft Excel 2011, který se jeví jako vhodný pro zvolenou metodu.
Model
Model předsatvuje hypotetickou zahradu o rozměru 100 metrů ctverečních nacházející se v podnebí České republiky. Hlavním účelem modelu je zjistit potřebné množství dodatečné závlahy v podmínkách ČR. V úvahu proto není bráno pěstování sazeniček, příprava půdy, hnojení a ošetření rostlin. Rajče je rychle rostoucí rostlina s vegetačním obdobím 90-150 dní, pro podmíky ČR jakožto mírného pásma je v modelu použta hodnota 145 dní.[1] Pro odhad množství potřebné vody byly použity informace z webu Food and agriculture Organization of the United Nations, který člení vegetační období do čtyř fází a k nim přiřazeným koeficientům potřebným pro výpočet evapotranspirace. [2] Jako optimální potřebnýprostor pro jednu rostlinu byl zvolen rozměr 0,6 x 1 metr na základě doporučení FAO [2]
První fází je období vysazení, které trvá 30 dní a má koeficient 0,6. Druhou fází je fáze růstu, která trvá 40 dní a má koeficient 1,15. Následuje fáze tvorby plodů trvající 45 dní a se shodným koeficientem jako předchozí fáze - 1,15. Poslední fází je fáze zrání, která trvá 30 dní a má koeficient 0,9. Evapotranspirace je celkové množství vody, kterou rostlina v daném období ztratí výparem nebo transpirací. Hodnota této veličiny se dá vypočítat vynásobením zmíněného koeficientu a potenciální evapotranspirace travního porostu (mm) v referenčním období. Tyto údaje byly získány z webu českého hydrometeorologického ústavu. [3]
Další zásadní součástí modelu jsou údaje o souhrnných měsíčních srážkách na území České republiky y webových stránek českého hydrometeorologického ústavu.[4] Byly zprůměrovány údaje za posledních deset let na celém území ČR. Pravděpodobné nožství srážek bylo porovnáno s vypočítaným potřebným množstvím pro rostliny.
Výsledky
Při maximálním využití daného prostoru a zároveň dodržení doporučení rozestupů se na plochu 100 metrů čtverečních vejde 166 rostlin. Tento počet rostlin by potřeboval dalších 10463 litrů vody, což odpovídá 63 litrů na rostlinu za celé vegetační období.
Závěr
Výsledkem simulace je zjištění, že v České republice není dostatečné množství srážek pro optimální závlahu rajčat nutnou pro maximalizaci výtěžnosti rostlin. V průměru je potřeba dodat více jak 60 litrů vody na rostlinu. Při rozměru zahrady 100 m2 a maximálním vysazení 166 rostlin je nutné během celého vegetačního období dodat více jak 10000 litrů vody. Ze simulace je patrné, že největší nedostatek vody je v období růstu, což je dáno kombinací nedostatku srážek a vyšší požadavků rostlin. V období růstu (což odpovídá zhruba čtvrtině vegetačního období) v době mezi 14. červnem a 24. červencem je nutné rostlině dodat více jak polovinu celkového potřebného množství vody.
Reference
- ↑ Determining Crop Water Use - Crop Coefficients. Farmwest [online ].[cit. 2015-06-07]. Dostupné z: ww w.farmwest.com/node/932
- ↑ 2.0 2.1 Crop Water Information: Tomato. Food and agriculture Organization of the United Nations [online]. [cit. 2015-06-07]. Dostupné z: ww w.fao.org/nr/water/cropinfo_tomato.html
- ↑ Relativní vlhkost vzduchu, evapotranspirace a vláhová bilance. Český hydrometeorologický ústav [online]. [cit. 2015-06-07]. Dostupné z:ww w.chmi.cz/files/portal/docs/meteo/ok/klimazmena/cc_vav_vlhkost_cs.html
- ↑ Územní srážky. Český hydrometeorologický ústav [online]. [cit. 2015-06-07]. Dostupné z:portal.chmi.cz/portal/dt?portal_lang=cs&menu=JSPTabContainer/P4_Historicka_data/P4_1_Pocasi/P4_1_5_Uzemni_srazky&last=false
