— Регулярное техническое обслуживание оборудования и инфраструктуры для фертигации играет существенную роль не только в обеспечении его корректной работы, но и в увеличении срока эксплуатации, что в свою очередь может сэкономить средства на долгосрочную перспективу.
Что такое фертигация
В последние десятилетия сельское хозяйство претерпело значительные изменения, что стало необходимым для повышения его продуктивности и устойчивости к внешним воздействиям. Одной из наиболее востребованных технологий в этой области является фертигация, которая приобрела широкую популярность с развитием систем капельного орошения. В данном материале мы подробно рассмотрим, что такое фертигация, ее основные преимущества, а также возникающие при этом проблемы.
Введение в фертигацию при капельном орошении
Современное сельское хозяйство требует эффективного обеспечения растений необходимыми питательными веществами, что крайне важно для максимизации урожайности и рационального использования ресурсов. Фертигация как метод внесения удобрений представляет собой процесс одновременного введения питательных веществ совместно с поливной водой через капельные системы орошения.
Для удобрения растений используются следующие виды оборудования:
Ёмкость для удобрений. Это достаточно простое устройство, работающее на основе давления. В бак загружаются предварительно подготовленные гранулы удобрений, которые затем растворяются под действием потока воды и подаются в систему.
Инжектор Вентури. Это простое, экологически чистое и эффективное устройство, основанное на законах динамики жидкости, работает подобно тройнику, втягивая удобрительный раствор в магистраль водоснабжения благодаря созданному вакууму. Эта методика обеспечивает равномерное распределение питательных веществ.
В месте сужения канала потока воды давление понижается, создавая условия, позволяющие засосать раствор удобрений в общий поток, что способствует однородности его распределения по системе орошения.
Инжектор Вентури является более высокоэффективным по сравнению с простыми резервуарами, так как он обеспечивает равномерное введение удобрений в систему.
Дозаторы. Это устройства, способные с высокой точностью и в требуемых пропорциях добавлять необходимые удобрения в речной поток.
Компьютеризированная система дозации и внесения удобрений. Такая система позволяет управлять нормами и периодичностью внесения удобрений с высокой степенью точности, что позволяет оптимально регулировать процессы питания растений и таким образом увеличивать общую продуктивность и качество урожая. Автоматические устройства для фертигации широко применяются как на крупных полях, так и в садоводстве.
Преимущества фертигации
С каждым годом площадь, которая применяет фертигацию, увеличивается во всем мире. Это связано с целым рядом преимуществ, которые она предоставляет. Рассмотрим их более подробно:
Более эффективное усвоение удобрений растениями
При традиционном внесении минеральных удобрений (разбросным или локальным методами) обеспечить качественное и равномерное распределение питательных веществ по почве весьма сложно. В результате образуются сильно удобренные участки, а также участки с недостатком элементов питания. Фертигация решает эту проблему, так как позволяет точно и равномерно доставить питательные вещества к корням растений, что ведет к почти полному усвоению добавленных удобрений и снижению их общего объема.
Минимизация негативного воздействия на окружающую среду
Раствор для фертигации напрямую подается к корневой зоне растений, что обеспечивает почти полное усвоение микроэлементов. Таким образом, лишь минимальное количество удобрений может попасть в почву и водные источники, что резко снижает вероятность загрязнения окружающей среды.
Снижение себестоимости единицы продукции
С уменьшением объема используемых удобрений и снижением трудозатрат на их внесение (поскольку система работает автоматически) удается существенно снизить себестоимость продукции. Оптимизация влагозабора и поддержание нужных концентраций питательных веществ способствуют увеличению урожайности.
Возможность удобрения в поздние стадии роста
Подкормка сельскохозяйственных культур необходима на каждом этапе их развития. Но во второй половине вегетационного периода механическое внесение удобрений становится затруднительным. Фертигация позволяет решить данную задачу, обеспечивая удобрение растений на последних стадиях роста.
Снижение требований к качеству грунта
Капельная система питания делает возможным использование неэффективных для традиционного земледелия почв, таких как склоны, песчаные и засоленные участки.
Снижение требований к физико-химическим характеристикам удобрений
В современных условиях параметры удобрений, такие как размеры гранул и их состав, гигроскопичность или слеживаемость, утратили прежнюю важность, так как их все равно необходимо растворять перед применением.
Недостатки фертигации
Несмотря на наличие множества положительных аспектов, следует учитывать, что фертигация не является универсальным решением для внесения удобрений. Опыт показал, что существуют и некоторые недостатки, о которых необходимо знать тем, кто собирается внедрять данный метод в своем сельском хозяйстве. Итак:
Сложность определения состава и дозировки удобрений
Фертигация приводит к насыщению почвы микроэлементами исключительно в корневой зоне, поэтому неверно подобранные дозировки могут привести к быстрой и значительно более разрушительной реакции, чем при традиционных методах внесения. Обычного анализа почвы может быть недостаточно; для бытого надежного определения нужного состава раствора необходимо учитывать множество факторов, включая состав и кислотность воды, а также потребности агрокультур в конкретных элементах. Ошибки в подборе смеси могут также нарушать кислотный баланс почвы, что требует наличия квалифицированных специалистов для правильного внедрения методов фертигации.
Постоянный контроль содержания микроэлементов в почве
Некоторые микроэлементы, такие как бор, требуют постоянного контроля, так даже незначительные отклонения от нормы могут вызвать серьезные проблемы, например, отравление растений. Необходимо также учитывать возможность вытеснения одного элемента другим, что особенно актуально для сочетания марганца и железа.
Засоряемость системы
Некоторые виды удобрений или их смеси могут образовывать нерастворимые осадки, способные забивать магистрали орошения. Например, использование фосфорных удобрений требует периодического добавления ортофосфорной кислоты для поддержания необходимого уровня кислотности. В результате устройства фертигации необходимо периодически очищать, что обычно делается путем снижения дозировки удобрений до нуля в конце цикла впрыска.
Дополнительные затраты на оборудование
Хотя система капельного орошения основана на стандартных компонентах, при переходе к фертигации необходимо будет дополнительно приобрести специфическое оборудование.
Ограниченный выбор удобрений и более высокая стоимость
Из-за особенностей технологии фертигации выбор доступных удобрений часто ограничивается. К тому же они могут обходиться дороже, особенно если речь идет о сложных комплексных составах.
Системы фертигации
Оборудование для фертигации
Система фертигации обеспечивает стабильное и равномерное питание растений необходимыми питательными веществами и влагой. Для этого применяются специализированные системы полива и внесения удобрений, которые настраиваются под конкретные потребности каждого вида растения.
Специальные датчики контролируют уровень влажности почвы и воздуха, температурные и световые условия. На основании собранных данных система рассчитывает и подает нужное количество воды и удобрений.
Точное регулирование и учет потребностей растений позволяет снизить уровень расхода воды и удобрений до минимума, что также способствует повышению вкусовых качеств продукции, улучшению ее питательных свойств, а также снижению вероятности заражения болезнями или вредителями.
Фертигационный узел предназначен для приготовления и подачи питательного раствора непосредственно к корням растений в теплице. Он состоит из водного резервуара, насосов для перекачивания воды, а также устройства для контроля pH и электропроводности (EC). Дополнительно в узел могут входить фильтры и устройства для смешивания удобрений.
Существует несколько типов растворных узлов для теплиц:
- поточные системы без емкостей для смешения;
- емкостные системы, где присутствуют емкости для смешивания.
Поточные узлы устанавливаются в систему орошения по принципу «байпас», в таких узлах не предусмотрено наличие отдельной емкости для приготовления пестицидов и удобрений.
Байпасные растворные узлы используются как в пленочных теплицах, так и на открытых грунтах.
Емкостные растворные системы для теплиц обычно состоят из нескольких дозирующих насосов: один предназначен для заполнения емкости, второй – для подтягивания раствора удобрения или пестицида в систему полива. Они обеспечивают высокое качество приготовления растворов, которые становятся однородными и насыщенными кислородом, что полезно для почвы и растений.
Все растворные узлы для теплиц оборудованы контроллерами, и управление ими возможно как через панель управления, так и удаленно с помощью компьютера, подключенного к системе.
Вопрос о необходимости использования раствора в системе фертигации или возможности обойтись без него определяется несколькими факторами. Во-первых, это зависит от типа теплицы и тех культур, которые там выращиваются. Если почва в теплице содержит достаточное количество питательных веществ, возможно обойтись без растворного узла. Однако если растения нуждаются в определенных элементах питания в конкретных пропорциях, то использование узла станет обязательным.
Фертигация или меню для лука
Фертигация позволяет эффективно полностью удовлетворить потребности лука в питательных элементах.
Это связано с тем, что корневая система лука слабо развита, имеет небольшое количество корневых волосков и проникает на глубину не более 60 см, однако активно устремляется за питательными веществами в субстрат.
В начальных стадиях своего развития лук поглощает питательные элементы постепенно, а по мере роста необходимость возрастает и он начинает их потреблять гораздо интенсивнее.
На основании результатов агрохимического анализа почвы необходимо рассчитывать количество минеральных удобрений с учетом их влияния на выработку 1 тонны товарной продукции (N – 4,3 кг, P2O5 – 1,7 кг, K2O – 4,6 кг).
Основная заправка проводится осенью после вспашки с помощью культиваторов КРН-5,6 с использованием ленточного способа в зоне будущих рядов. Обычно в основное внесение включается 10-20% азотных, 50-70% фосфорных и 30-50% калийных удобрений. Можно использовать более дешевые виды малорастворимых удобрений, такие как аммофоска, нитроаммофоска, азофоска, а также различные мешанные удобрения.
Нормы внесения удобрений для фертигации организуются в зависимости от фаз роста и развития лука, а также потребностей растений в микроэлементах, рассчитываются в кг/га на каждый день вегетационного периода.
Для фертигации используют только полностью растворимые удобрения, без натрия, хлора и прочих вредных примесей: монокалийфосфат, калийную, аммиачную, кальциевую селитру, сульфат калия, калимагнезию, карбамид, кристалоны и другие сложные удобрения.
Удобрения на основе технического азота и ортофосфорной кислоты не только обогащают почву азотом и фосфором, но также выполняют функцию промывки системы капельного орошения от посторонних частиц. В Ростовской области, где преобладают южные щелочные и слабозасоленные почвы, кислота понижает уровень pH и улучшает кислотность раствора орошения.
Нормы удобрений для фертигации в кг/га в день делятся на три фазы роста:
- первая – от посева до формирования достаточной вегетативной массы (6 полноценных листьев);
- вторая – от начала формирования луковицы до достижения размера куриного яйца;
- третья – от начала созревания урожая (луковица размером с куриное яйцо) до полегания 30% листьев.
После этого прекращаются как подкормки, так и полив.
На качество чешуи (ее плотность, цвет и способность к долгосрочному хранению) значительное влияние оказывают сера и медь.
Примерные нормы удобрений для фертигации при выращивании лука на репку из семян (чернушки) с учетом основного внесения N, P2O5, K2O при подготовке почвы:
- Первый период: N – 1,7-2,2 кг/д в. в день; Р2O5 – 1 кг/д в. в день; K2O – 1,7-2,2 кг/д в. в день.
- Второй период: N – 2,2-2,8 кг/д в. в день; Р2O5 – 1 кг/д в. в день; K2O – 4,5-5,6 кг/д в. в день.
- Третий период: N – 2,2-2,7 кг/д в. в день; Р2O5 – 1 кг/д в. в день; K2O – 3,3-4,5 кг/д в. в день.
В процессе выращивания также не следует забывать о внекорневых подкормках, которые способны значительно повысить устойчивость растений к неблагоприятным условиям, быстро устранять дефицит питательных веществ и при этом способствовать увеличению урожайности.
На ранних этапах развития лука стоит рассмотреть возможность применения Кристалона желтого (а также таких средств как Мастера, Плантафола, Акварина) с составом N – 13, P2O5 – 40, K2O – 13 с добавлением микроудобрений (из расчета 2–4 кг/га) и стимуляторов роста, таких как Мегафол (0,4–0,8 л/га). Рабочий раствор следует вносить в количестве 200-400 л/га с интервалом 10-14 дней.
Фертигация садов весной
Фертигация – это подача необходимого объема воды и питательных веществ по фенологическим фазам развития растения непосредственно к его корневой зоне. Это становится все более популярным подходом к питанию различных садовых культур.
Фертигация позволяет вносить жидкие удобрения, пестициды и ядохимикаты одновременно с поливной водой. Эффективность применения данного метода резко возрастает, поскольку уменьшаются потери удобрений благодаря более полному их усвоению растениями.
При фертигации происходит как пассивное (неметаболическое), так и активное (метаболическое) всасывание питательных веществ корнями. Пассивное поглощение включает в себя диффузию катионов и анионов из внешнего раствора в эндодерму корней. Активное поглощение зависит от обмена анионов и катионов с затратой энергии.
Растения более эффективно усваивают вещества в растворенном виде (в почвенном растворе). Они затрачивают много энергии на выделение элементов, которые прочно связаны с поверхностью почвы и с трудом воспринимаются корнями. Элементы, изначально фиксированные в почве, практически недоступны для растений.
Существует тесная взаимосвязь между механизмами всасывания минеральных веществ листьями и корнями. Внекорневое питание положительно сказывается на росте и развитии корневой системы, в то время как поступление минеральных веществ через корни способствует общему улучшению роста и развития растения.
При внесении минеральных комплексных удобрений методом фертигации требуется предварительно растворить сухие удобрения в воде, чтобы получить жидкий концентрированный раствор. Такой раствор называется маточным.
Маточный раствор вводится в поток орошения в пропорции не превышающей 0,3%. При фертигации в основном используются хорошо растворимые в воде сухие удобрения, но также возможна и работа с жидкими формами этих веществ.
Фертигация должна соответствовать следующим критериям:
1. Дозаторы обязаны обеспечивать поступление минеральных компонентов в орошение с нужной частотой и в необходимых объемах.
2. Концентрация удобрений в поливной воде не должна превышать 0,2-0,3% в сухой и жаркий период; в холодную или дождливую погоду допускается увеличение до 0,5%. При добавлении жидких удобрений к зяблевой вспашке концентрацию можно повышать до 2-3%.
3. Необходимо предотвратить самотечный сброс маточного и рабочего растворов за пределы орошаемого массива.
Фертигация осуществляется через капельные системы орошения с использованием инжекторов, баков-смесителей и компьютеризированных фертигационных систем.
Распространение применения фертигации дает агрономам множество преимуществ, но также и несет некоторые недостатки.
Основное преимущество фертигации заключается в том, что использование этой технологии позволяет реализовать предварительное смешение органических и минеральных веществ, благодаря чему питательные вещества доставляются равномерно непосредственно в корневую систему растений. Это гарантирует быстрое и полное их усвоение растениями.
Недостатки фертигации
К основным недостаткам этой технологии относится сложность в точном расчете дозировок удобрений, так как в этом методе питательные вещества подаются прямо в корневую систему растений. Это идет вразрез с риском передозировки, что может негативно сказаться на состоянии культур. Кроме того, при этом необходимо уделять особое внимание кислотности воды, так как этот параметр может оказать негативное влияние на показатели pH почвы.
Различные виды переносных рН-метров для почвы
Некоторые виды минеральных удобрений могут образовывать нежелательные осадки в воде, которые засоряют систему орошения. Чтобы избежать этого, необходимо периодически промывать систему (обычно в конце каждого цикла дозировки минеральные вещества в растворе постепенно снижаются до нуля).
Проблема закупорки системы возникает чаще всего при использовании фосфорных удобрений. Поэтому при их применении следует периодически добавлять ортофосфорную кислоту в систему орошения. В результате из сухих минеральных туков чаще всего используются азотные формы удобрений, такие как калиевая и аммиачная селитра, карбамид; суперфосфат и хлорид калия обычно исключаются из-за их способности образовывать осадки.
Станция фильтрации с инжектором для внесения удобрений
Данный аспект также приводит к повышенной стоимости растворимых в воде удобрений, особенно для комплексных форм.
Современная химическая промышленность производит специальные водорастворимые удобрения, включая хелатные (некоторые из них обладают повышенной долей фосфора), которые в некоторых случаях, кроме аммиачной, калиевой и натриевой селитры, дополнительно обогащаются присадками для предотвращения образования осадков. Эти удобрения усваиваются растениями на 90% и не вступают в реакции с почвой, оставаясь абсолютно доступными.
Для фертигации также действуют готовые многокомпонентные удобрения, что упрощает процесс — время от времени применяется один и тот же продукт. Однако данное решение имеет свои недостатки, прежде всего, оно более затратно, чем самостоятельная подготовка питательных растворов из простых удобрений. Вторая проблема заключается в том, что найти продукт, соответствующий конкретным пропорциям потребления, может быть непросто. При использовании многокомпонентных удобрений сложно достичь полнокомпонентного обеспечения растений необходимыми элементами питания. Хотя в некоторых продуктах можно специально подобрать содержание N, P и K, магния там бывает недостаточно, так же как и микроэлементов. Кроме того, довольно часто в таких продуктах встречается высокое количество мочевины, что не всегда является оптимальным вариантом для фертигации. Очень немногие продукты содержат кальций, который, при применении с весны, положительно влияет на качество плодов.
В качестве альтернативного подхода можно рассмотреть комбинирование простых удобрений. Этот вариант несколько сложнее — нужно будет смешивать несколько продуктов в разнообразных пропорциях, но в этом способе есть много плюсов. Во-первых, это позволяет создавать питательную среду с определенными характеристиками, учитывающими все доступные элементы питания, а также запасы почвы и влаги. Во-вторых, данный метод оказывается более экономически выгодным – если планируется достаточно интенсивное внесение удобрений в процессе орошения, экономия становится очевидной.
