Czym jest fertygacja i jak działa?

Chociaż rolnictwo w dużym stopniu wykorzystuje nawozy, tradycyjne metody ich stosowania mogą powodować marnotrawstwo, a ich wycieki często negatywnie wpływają na lokalny ekosystem.

Fertygacja to jedna z wielu metod rolnictwa precyzyjnego. Jest to bardzo elastyczna i skalowalna metoda, powszechnie stosowana, gdyż upraszcza nawożenie roślin i nawadnianie ich poprzez połączenie ich w jeden system zapobiegający powstawaniu odpadów.

Jest to popularna praktyka wśród rolników i osób zawodowo zajmujących się rolnictwem od kilkudziesięciu lat, a jej efektywność i skuteczność stale rośnie w miarę wdrażania nowoczesnych technologii, które usprawniają i automatyzują ten proces.

Definicja fertygacji

Fertygacja to metoda polegająca na wprowadzaniu nawozów lub składników odżywczych do systemu rolniczego za pomocą sieci nawadniającej, podczas której składniki odżywcze rozpuszczają się w wodzie, a następnie są bezpośrednio wchłaniane przez rośliny podczas pobierania wody.

Termin ten łączy w sobie pojęcia ‘nawóz’ i ‘nawadnianie’ i funkcjonuje jako koncepcja od setek lat. W starożytnym Rzymie rolnicy faktycznie używali ścieków do podlewania swoich upraw, choć od tego czasu koncepcja ta znacznie się rozwinęła.

Można go stosować w połączeniu z różnymi metodami nawadniania, w tym zraszaczami, systemami nawadniania kropelkowego i nawadniania nasączeniowego, chociaż nawadnianie kropelkowe jest najbardziej kompatybilnym i korzystnym rodzajem nawadniania.

W porównaniu do pasowych i rzutowych metod rozprowadzania nawozów, uważa się ją za najbardziej precyzyjną i kontrolowaną metodę aplikacji, a ponadto zazwyczaj zużywa się w niej mniejszą objętość nawozu niż w przypadku innych technik.

Jest to również powszechna praktyka w systemach hydroponicznych i uprawach bezglebowych, gdyż jest to zdecydowanie najłatwiejsza technika podawania dokładnych dawek właściwych składników odżywczych, jakich potrzebują rośliny w tych systemach.

Chociaż w systemach fertygacji stosuje się wiele różnych związków, najpowszechniejsze z nich to fosfor, potas i azot ze względu na ich znaczenie dla wzrostu i rozwoju wielu gatunków roślin uprawnych.

Jak działają systemy fertygacji

Główną zasadą fertygacji jest rozpuszczenie nawozów rozpuszczalnych w wodzie używanej do nawadniania, tak aby ich aplikacja była równomierna. Ponieważ wilgotne korzenie są niezbędne do efektywnego wchłaniania nawozów, fertygacja znacznie zwiększa efektywność nawożenia, zapewniając jego dotarcie do korzeni w już wilgotnej glebie.

Sposób przechowywania nawozów może się różnić w zależności od systemu, ale często są one przechowywane w postaci płynnej, która łatwiej łączy się z wodą niż w postaci cząsteczek, które wymagają rozpuszczenia. Specyfika każdej sieci fertygacyjnej zależy od skali gospodarstwa rolnego i rodzaju systemu nawadniającego, a bardziej zaawansowane operacje mogą być zautomatyzowane, podczas gdy prostsze, mniejsze gospodarstwa wykonują je ręcznie.

Zazwyczaj płynny nawóz przechowuje się w dużym zbiorniku, a następnie za pomocą kroplownika lub wtryskiwacza dozowana jest do wody nawadniającej precyzyjnie odmierzona objętość nawozu.

Większość regionalnych przepisów dotyczących rolnictwa stanowi, że systemy fertygacji muszą być wyposażone w urządzenie zapobiegające cofaniu się wody, aby nie dopuścić do zanieczyszczenia pierwotnego źródła wody nawadniającej wodą fertygowaną, gdyż mogłoby to doprowadzić do zanieczyszczenia źródeł wody pitnej silnymi chemikaliami.

Wzorce wchłaniania składników pokarmowych podczas fertygacji

Systemy fertygacji cieszą się od lat dużą popularnością wśród profesjonalistów z branży rolniczej ze względu na zwiększoną wydajność, z jaką dostarczają roślinom składniki odżywcze.

Rozpuszczenie nawozów w wodzie i podanie ich roślinom w postaci płynnej pozwala na ich szybsze wchłanianie i wykorzystanie niż w przypadku tradycyjnych metod nawożenia, szczególnie jeżeli nawóz jest stosowany na poziomie korzeni za pomocą nawadniania kropelkowego.

Chociaż rolnictwo precyzyjne znane jest już od dziesięcioleci, współczesne innowacje w tej dziedzinie umożliwiły stosowanie precyzyjnych ilości nawożonego nawadniania w celu dotarcia do konkretnych upraw, a także pozwoliły na stworzenie zautomatyzowanych systemów wyposażonych w zaawansowane sieci czujników, zaworów i wtrysków.

Sposób, w jaki rozprowadza się woda z fertygacji, różni się w zależności od systemu i unikalnej biogeochemii gleby danego obszaru, ale w przypadku nawadniania kropelkowego zazwyczaj rozprowadza się ona na zewnątrz i w dół od punktu zrzutu, przemieszczając się pod wpływem grawitacji. Ciężkie gleby gliniaste nie są idealnymi warunkami dla systemów fertygacji, ponieważ nawozy mogą zostać uwięzione i gromadzić się na poziomie korzeni.

Tworzenie udanych systemów fertygacji

Efektywne i skuteczne systemy fertygacji zależą od doboru nawozu i projektu pierwotnej sieci nawadniającej. Systemy nawadniania kropelkowego są najpopularniejszym i najbardziej korzystnym sposobem przekształcania ich w systemy fertygacji, ponieważ dostarczają wodę i składniki odżywcze bezpośrednio do strefy korzeniowej rośliny, umożliwiając ich szybkie wchłanianie i wykorzystanie.

Głównymi czynnikami wpływającymi na sukces systemu są rodzaj stosowanego nawozu oraz jego rozpuszczalność, kwasowość i kompatybilność z docelowymi uprawami. Stosowany związek powinien być dostosowany do zapotrzebowania odżywczego uprawianych roślin, a systemy nawożenia o zmiennym dawkowaniu (VRF) pozwalają precyzyjnie określić zapotrzebowanie gleby na składniki odżywcze.

Tabela 1 przedstawia rozkład niektórych najczęściej stosowanych związków w fertygacji i ich rozkład chemiczny, a także zmiany ich zdolności rozpuszczania się w wodzie w wyższych temperaturach. Większość sieci nawadniających jest obecnie budowana z plastiku lub podobnych materiałów, co jest istotne, ponieważ niektóre nawozy mogą być bardzo wytrzymałe i powodować korozję rur metalowych.

Przy planowaniu zabiegów pielęgnacyjnych i nawożenia należy wziąć pod uwagę rodzaj i kwasowość gleby. Ważne jest, aby dobrać odpowiednie związki do rodzaju gleby, aby zapobiec jej zbytniemu zakwaszeniu lub zasadowości.

Wybór związków odżywczych o rozpuszczalności odpowiedniej do gleby i temperatury wody w danym regionie to kolejny czynnik wpływający na skuteczność fertygacji. Optymalne planowanie fertygacji wymaga użycia oprogramowania do mapowania geoprzestrzennego, które stworzy wielowarstwową mapę odzwierciedlającą zmienność różnych czynników, takich jak przewodność elektryczna gleby, pH, gęstość składników odżywczych i schematy drenażu. Dzięki temu odpowiednie substancje mogą zostać rozpuszczone w systemie nawadniającym w odpowiednich ilościach.

Tabela 1: Podział powszechnie stosowanych związków do fertygacji

Zgodność fertygacji z różnymi systemami nawadniania

Najlepszymi systemami fertygacji są te, które są połączone z liniami nawadniania kropelkowego, dzięki czemu woda i składniki odżywcze mogą być dostarczane bezpośrednio do korzeni strefa upraw – choć technicznie rzecz biorąc można to zrobić za pomocą dowolnego systemu nawadniającego.

Systemy zraszania mają kilka istotnych wad, ponieważ znaczna część nawożonej wody osadza się na liściach i zieleni roślin, co marnuje cenne zasoby, a ponadto istnieje ryzyko poparzenia delikatnych liści lub rozprzestrzeniania się chorób grzybowych poprzez zalegającą wilgoć.

Wiatr może również nawiewać chmury rozpylonej wody na sąsiednie pola lub źródła wody, co jest trudne do uniknięcia i może powodować zanieczyszczenie źródeł wody, co może mieć potencjalnie niebezpieczne skutki.

Dostarczanie wody i składników odżywczych poprzez podziemne nawadnianie kroplowe to najlepsza technika, ponieważ minimalizuje straty i umożliwia szybkie wchłanianie nawozów przez korzenie roślin po ich uwolnieniu. Ponadto nawadnianie kroplowe pozwala na bardziej kontrolowane i precyzyjne uwalnianie nawozów w określonych punktach gleby, dostosowując je do potrzeb każdej rośliny w porównaniu ze zraszaczami.

Nawadnianie kropelkowe wymaga także mniejszego ciśnienia niż systemy zraszaczowe, co dotyczy także systemów nawadniających z wężami nasączającymi. Nie jest ono jednak tak idealne jak nawadnianie kropelkowe pod powierzchnią, ponieważ nawadnianie odbywa się na poziomie powierzchni i nie działa z taką samą precyzją, ponieważ woda jest uwalniana z całej powierzchni węża.

Zalety fertygacji

Prawidłowo zainstalowane systemy fertygacji mogą okazać się niezwykle korzystne dla profesjonalistów z branży rolniczej z kilku powodów. Po pierwsze, to niezwykle efektywny sposób rozprowadzania nawozu, pozwalający upiec dwie pieczenie na jednym ogniu, poprzez jednoczesne podlewanie i nawożenie upraw.

Oznacza to również, że ten sam sprzęt rurowy i infrastruktura mogą być wykorzystane do dwóch kluczowych celów, co czyni to podejście opłacalnym. Jest to również korzystne ekonomicznie, ponieważ precyzyjne nawożenie za pomocą już wydajnego systemu, takiego jak nawadnianie kropelkowe, pozwala oszczędzać zasoby i używać tylko ściśle określonych ilości.

W porównaniu z tradycyjnym podejściem polegającym na rozrzucaniu nawozu o tej samej gęstości na wielu polach, straty są minimalne. Ponieważ nawóz należy stosować rzadziej niż wodę, można go zwiększać lub zmniejszać w zależności od potrzeb bez konieczności przechodzenia na inny system, ponieważ nawet rośliny intensywnie pobierające wodę nie będą wymagały częstszego nawożenia niż nawadniania.

Mniejsze, ale częstsze dawki nawozów stosowane na uprawy są również korzystne, ponieważ na ogół zmniejszają prawdopodobieństwo gromadzenia się soli w porównaniu z większymi objętościami, ale rzadkim stosowaniem rozsiewczym lub pasowym.

Stosuje się go w suchych klimatach, gdzie występuje niedobór wody, aby zwiększyć potencjał wykorzystania każdej kropli wody i zapewnić, że każdy skrawek wilgotnej gleby zostanie wykorzystany poprzez jednoczesne dostarczanie niezbędnych nawozów.

Nie tylko stężenie nawozu jest ściśle kontrolowane, ale w systemach fertygacji kropelkowej lokalizacja punktów uwalniania wody jest dokładniejsza, co skutkuje tym, że korzenie roślin są w stanie szybko wchłonąć składniki odżywcze w miarę ich stosowania, zamiast gromadzić je w pustych i suchych fragmentach gleby, gdzie są marnowane.

Korzenie są już wilgotne w momencie podania nawozu, co zapobiega ich poparzeniom i zwiększa zdolność absorpcji.

Ta technika bezpośredniego dostarczania nawozu do korzeni zmniejsza prawdopodobieństwo wypłukiwania składników odżywczych, gdyż czas, w którym nawóz pozostaje ‘w zawieszeniu’ od momentu zastosowania do momentu wchłonięcia, jest bardzo krótki, co zmniejsza ryzyko spływu podczas opadów deszczu lub podobnych zjawisk pogodowych.

Badania pokazują, że przy odpowiednim sprzęcie i prawidłowej instalacji fertygacja kropelkowa może znacznie zwiększyć plony upraw, poprawić wydajność wody i radykalnie ograniczyć marnotrawstwo nawozów.

Wady fertygacji

Wady systemów fertygacji wiążą się głównie z niedogodnościami ekonomicznymi, ponieważ systemy o minimalnych nakładach inwestycyjnych częściej borykają się z problemami z infrastrukturą i wyciekami. Bez wysokiej jakości urządzenia zapobiegającego cofaniu się wody istnieje znaczne ryzyko zanieczyszczenia źródła słodkiej wody wykorzystywanego do nawadniania wodą z fertygacji.

Stwarza to oczywiste zagrożenie dla zdrowia ludzi, a także dla zdrowia lokalnych zlewni, flory i fauny oraz może przyczyniać się do ogólnego zanieczyszczenia lokalnego biomu.

Sprzęt starszej lub gorszej jakości bądź infrastruktura rurociągowa rozciągająca się na duże odległości mogą być wyposażone w niespójne rozwiązania, ponieważ nawóz rozcieńcza się w wodzie podczas przepływu przez linie nawadniające, co zmniejsza skuteczność systemu i może powodować nadmierne nawożenie niektórych upraw i niewystarczające nawożenie innych.

W zależności od składu chemicznego wody nawadniającej istnieje również możliwość zajścia reakcji pomiędzy nawozami na bazie magnezu lub wapnia a wodorowęglanami obecnymi w wodzie.

Zjawisko to zdarza się częściej, gdy źródłem wody jest studnia lub wody gruntowe. W wodzie mogą występować wówczas nieznacznie wyższe stężenia rozpuszczonego wapienia lub żelaza, które reagują z nawozami lub po prostu się kumulują i wytrącają.

Zatykanie chemiczne może zaostrzyć problemy związane z nierównomiernym nawożeniem upraw poprzez blokowanie punktów wyjścia w systemie nawadniającym. Rozwiązania obejmują manipulowanie pH wody lub wstrzykiwanie do niej niewielkich stężeń fosforanów, a także pompowanie wody do oddzielnego zbiornika, w którym osady mogą opaść przed zastosowaniem nawozów.

Cenna praktyka rolnictwa precyzyjnego

Ogólnie rzecz biorąc, udowodniło ono, że jest kluczowym elementem nowoczesnych systemów rolniczych i będzie odgrywać, i będzie nadal odgrywać, ważną rolę w upowszechnianiu wdrażania rolnictwa precyzyjnego.

Fertygacja pokonuje ograniczenia tradycyjnego stosowania nawozów, zapewniając większą kontrolę nad dokładnymi ilościami i dawkami nawozów podawanych uprawom. Dzieje się to według precyzyjnego harmonogramu, z wysokim poziomem wchłaniania składników odżywczych i minimalnymi stratami.

Praktyka ta, szczególnie stosowana w systemach nawadniania kropelkowego, ucieleśnia wiele podstaw rolnictwa precyzyjnego i pomaga zarządcom gruntów podejmować ekonomiczne i zrównoważone decyzje dotyczące stosowania nawozów, które nie tylko zwiększają plony, ale także przyczyniają się do długowieczności gospodarstwa rolnego.

Często zadawane pytania

1. Jak działa nawadnianie kropelkowe?

Nawadnianie kropelkowe to oszczędna metoda dostarczania wody bezpośrednio do korzeni roślin. Polega ona na wykorzystaniu sieci rurek lub przewodów z małymi otworami lub emiterów umieszczonych u podstawy roślin. Woda kapie powoli i równomiernie przez te emitery, umożliwiając roślinom efektywne wchłanianie jej bez strat.

To ukierunkowane podejście minimalizuje parowanie i spływ wody, maksymalizując jednocześnie absorpcję wody, wspierając zdrowy wzrost roślin i zmniejszając zużycie wody w rolnictwie i ogrodach. Nawadnianie kropelkowe zapewnia roślinom odpowiednią ilość wody, oszczędzając zasoby i wspierając zrównoważone praktyki rolnicze.

2. Co pozwala producentowi osiągnąć dzięki fertygacji? Co jest dostarczane do upraw i gleby?

Umożliwia producentom połączenie korzyści nawadniania i nawożenia w ramach jednego zabiegu.

Umożliwia dostarczanie nawozów bezpośrednio do korzeni roślin poprzez system nawadniania. Ta metoda zapewnia roślinom dostęp do niezbędnych składników odżywczych dokładnie wtedy, gdy ich potrzebują, poprawiając ich wchłanianie i sprzyjając zdrowemu wzrostowi.

Zapewnia również lepszą kontrolę nad dystrybucją składników odżywczych, ogranicza marnotrawstwo nawozów i umożliwia ukierunkowane i efektywne zarządzanie składnikami odżywczymi, co przekłada się na zwiększenie plonów i ogólnej produktywności producentów.

3. Różnica między nawadnianiem a fertygacją?

Nawadnianie to proces dostarczania roślinom wody w celu zaspokojenia ich zapotrzebowania na wilgoć. Polega ono na dostarczaniu wody do gleby różnymi metodami, takimi jak zraszacze, nawadnianie zalewowe czy systemy kropelkowe. Z drugiej strony, jest to praktyka nawożenia roślin za pomocą systemu nawadniającego.

4. Jak działa nawóz? Dlaczego rolnicy stosują nawozy?

Nawozy to substancje dodawane do gleby lub roślin w celu dostarczenia niezbędnych składników odżywczych, których może brakować w środowisku naturalnym. Nawozy zawierają skoncentrowane ilości kluczowych pierwiastków, takich jak azot, fosfor i potas, które są niezbędne do wzrostu roślin.

Po zastosowaniu w glebie lub na roślinach nawozy rozpuszczają się w wodzie i uwalniają składniki odżywcze. Rośliny wchłaniają je przez korzenie i wykorzystują w ważnych procesach, takich jak fotosynteza i synteza białek, co przekłada się na zdrowszy i bardziej produktywny wzrost.

Nawozy pomagają uzupełniać niedobory składników odżywczych, poprawiać żyzność gleby i wspomagać bujny rozwój roślin.

5. Jak rolnicy podlewają swoje uprawy?

Rolnicy podlewają swoje uprawy różnymi metodami, w zależności od takich czynników, jak rodzaj upraw, warunki glebowe i dostępność wody. Do popularnych technik należą zraszacze nadziemne, nawadnianie bruzdowe, nawadnianie zalewowe i nawadnianie kropelkowe.

Zraszacze górne rozprowadzają wodę po powierzchni upraw w postaci drobnych kropel, podobnie jak deszczówka. Nawadnianie bruzdowe polega na tworzeniu płytkich kanałów między rzędami upraw i wypełnianiu ich wodą.

Nawadnianie zalewowe zalewa całe pole wodą, umożliwiając jej wsiąkanie w glebę. Nawadnianie kroplowe dostarcza wodę bezpośrednio do korzeni roślin poprzez sieć rur z małymi emiterami, minimalizując straty wody i maksymalizując wydajność. Rolnicy wybierają najodpowiedniejszą metodę, biorąc pod uwagę swoje specyficzne potrzeby i zasoby.