Что такое фертигация и как она работает?

Несмотря на то, что удобрения широко используются в сельском хозяйстве, традиционные методы их применения могут быть расточительными, а связанные с ними стоки часто имеют негативные последствия для местной экосистемы.

Фертигация — одна из многих практик точного земледелия, представляющая собой легко адаптируемый и масштабируемый метод, широко используемый, поскольку он упрощает внесение удобрений и полив растений, объединяя их в единую систему, минимизирующую потери питательных веществ.

Эта практика пользуется популярностью среди фермеров и специалистов в области сельского хозяйства уже несколько десятилетий и становится все более эффективной по мере внедрения современных технологий, которые продолжают оптимизировать и автоматизировать этот процесс.

Определение понятия «фертигация»

Фертигация — это внесение удобрений или питательных веществ в сельскохозяйственную систему через ирригационную сеть, при котором питательные вещества растворяются в воде, а затем непосредственно поглощаются растениями при их впитывании.

Этот термин объединяет слова ‘удобрение’ и ‘орошение’ и существует уже сотни лет, когда фермеры в Древнем Риме действительно использовали сточные воды для полива своих посевов, хотя с тех пор он значительно изменился.

Его можно использовать в сочетании с несколькими различными методами орошения, включая дождевальные, капельные и капельные системы, хотя капельное орошение является наиболее совместимым и эффективным типом орошения.

По сравнению с ленточным или разбросным способом внесения удобрений, этот метод считается наиболее точным и контролируемым, и обычно требует меньшего объема удобрений по сравнению с другими методами.

Это также распространенная практика в гидропонных или беспочвенных системах выращивания, поскольку это, безусловно, самый простой способ внесения точных доз необходимых растений питательных веществ.

Хотя в системах фертигации используется ряд соединений, наиболее распространенными являются фосфор, калий и азот, поскольку они важны для роста и развития многих видов сельскохозяйственных культур.

Как работают системы фертигации

Основной принцип фертигации заключается в растворении водорастворимых удобрений в воде, используемой для полива, таким образом, чтобы их внесение смешивалось. Поскольку для эффективного усвоения удобрений необходимы влажные корни, это значительно повышает эффективность внесения удобрений, обеспечивая их поступление к корням в уже увлажненной почве.

Способ хранения удобрений может различаться в зависимости от системы, но чаще всего они хранятся в жидком виде, который легче смешивается с водой, чем частицы, которые необходимо растворить. Специфика каждой системы фертигации зависит от масштаба сельскохозяйственного предприятия и типа ирригационной системы: более сложные системы могут работать по автоматизированному графику, в то время как на более простых, небольших фермах это делается вручную.

Как правило, жидкое удобрение хранится в большом резервуаре, а затем капельница или инжектор подает в поливную воду точно отмеренное количество удобрения.

В большинстве региональных сельскохозяйственных норм и правил предусмотрено, что системы фертигации должны также быть оборудованы устройством предотвращения обратного потока, чтобы избежать загрязнения исходного источника оросительной воды фертигированной водой, поскольку это может привести к загрязнению источников питьевой воды агрессивными химическими веществами.

Схема поглощения питательных веществ при фертигации

Системы фертигации уже много лет пользуются популярностью у специалистов в области сельского хозяйства благодаря повышенной эффективности, с которой они обеспечивают растения питательными веществами.

Растворение удобрений в воде и их доставка растениям в жидком виде позволяет им усваиваться и использоваться быстрее, чем при традиционном внесении удобрений, особенно при капельном орошении на уровне корней.

Несмотря на то, что точные методы земледелия существуют уже несколько десятилетий, современные инновации в этой области позволили применять точное количество удобрений для полива конкретных культур, а также создали автоматизированные системы с усовершенствованными сетями датчиков, клапанов и систем впрыска.

Способ распределения воды, внесенной в рамках фертигации, различается в зависимости от системы и уникальной биогеохимии почвы каждого участка, но при капельном орошении она, как правило, распространяется наружу и вниз от точки внесения, перемещаясь под действием силы тяжести. Тяжелые глинистые почвы не являются идеальным вариантом для систем фертигации, поскольку удобрения могут задерживаться и накапливаться у корней.

Создание успешных систем фертигации

Эффективность и успешность систем фертигации зависят от выбора удобрений и конструкции исходной ирригационной сети. Капельное орошение является наиболее распространенным и выгодным типом для преобразования в системы фертигации, поскольку оно доставляет воду и питательные вещества непосредственно в корневую зону растения для быстрого усвоения и использования.

Главные факторы, которые следует учитывать при создании успешной системы, — это тип используемого удобрения, его растворимость, кислотность и совместимость с целевыми культурами. Выбор удобрения должен основываться на потребностях выращиваемых растений в питательных веществах, а системы внесения удобрений с переменной нормой (VRF) позволяют точно определить конкретные потребности почвы в питательных веществах.

В таблице 1 приведены некоторые из наиболее распространенных соединений, используемых в системах фертигации, и их химический состав, а также то, как изменяется их растворимость в воде при повышении температуры. Большинство ирригационных сетей в настоящее время строятся из пластика или подобных материалов, что важно, поскольку некоторые удобрения могут быть очень концентрированными и вызывать коррозию металлических труб.

При планировании работ и внесении удобрений в целом необходимо учитывать тип и кислотность почвы, и крайне важно правильно подобрать удобрения для вашего типа почвы, чтобы предотвратить ее чрезмерное закисление или защелачивание.

Выбор соединений с питательными веществами, обладающими растворимостью, хорошо подходящей для температуры почвы и воды в вашем регионе, является еще одним важным фактором для успешного фертигации. Для оптимального планирования фертигации следует использовать программное обеспечение для геопространственного картирования, чтобы создать многослойную карту, отражающую изменения различных факторов, таких как электропроводность почвы, pH, плотность питательных веществ и дренажные системы, чтобы необходимые вещества растворялись в вашей ирригационной системе в правильных количествах.

Таблица 1: Распределение распространенных соединений, используемых для фертигации.

Совместимость системы фертигации с различными системами орошения.

Наилучшие системы фертигации — это те, которые интегрированы с системами капельного орошения, позволяющими подавать воду и питательные вещества непосредственно к корням. зона посевов – хотя технически это можно сделать с помощью любой ирригационной системы.

Системы полива с помощью дождевателей имеют ряд существенных недостатков, поскольку большая часть удобренной воды попадает на листья и листву растений, что приводит к растрате ценных ресурсов и может обжечь хрупкие листья или способствовать распространению грибковых заболеваний из-за застоя влаги.

Ветер также может разносить разбрызганные облака воды, обработанной удобрениями, на соседние поля или источники воды, что трудно учесть и что может привести к загрязнению источников воды с потенциально опасными последствиями.

Подача воды и питательных веществ с помощью подземного капельного орошения является наилучшим методом, поскольку потери минимальны, а высвобожденные вещества быстро усваиваются корнями растений. Кроме того, капельное орошение позволяет более контролируемо и точно дозировать удобрения в определенных точках почвы, удовлетворяя потребности каждого растения, в отличие от дождевальных установок.

Капельное орошение также требует меньшего давления для работы, чем дождевальные системы, что также верно и для систем капельного орошения с использованием шлангов. Однако они менее идеальны, чем подповерхностное капельное орошение, поскольку все еще поливают на поверхности и не обладают такой же точностью, так как вода подается со всей поверхности шланга.

Преимущества фертигации

Правильно установленные системы фертигации могут оказаться весьма выгодными для фермеров по нескольким причинам. Во-первых, это высокоэффективный способ распределения удобрений, позволяющий ‘убить двух зайцев одним выстрелом’, одновременно поливая и удобряя культуры.

Это также означает, что одно и то же трубопроводное оборудование и инфраструктура могут использоваться для двух основных процессов, что делает этот подход экономически эффективным. Кроме того, он экономически выгоден, поскольку точное внесение удобрений с помощью уже эффективной системы, такой как капельное орошение, позволяет экономить ресурсы и использовать только точно отмеренные объемы.

По сравнению с традиционным методом равномерного внесения удобрений с одинаковой плотностью на нескольких полях, потери минимальны. Поскольку удобрения нужно вносить реже, чем воду, их количество можно увеличивать или уменьшать по мере необходимости, не переходя на другую систему, так как даже растения, требующие обильного питания, не нуждаются в более частом внесении удобрений, чем при поливе.

Внесение удобрений меньшими, но более частыми порциями также выгодно, поскольку, как правило, снижает вероятность накопления солей по сравнению с внесением больших объемов удобрений, но нечастым разбрасыванием или ленточным внесением.

Его применяют в засушливых климатах, испытывающих нехватку воды, чтобы максимально эффективно использовать каждую каплю воды и обеспечить равномерное распределение необходимых удобрений на каждом участке влажной почвы.

В системах капельного фертигации не только строго контролируется концентрация удобрений, но и более точно определяется местоположение точек подачи воды, что позволяет корням растений быстро усваивать питательные вещества по мере их внесения, вместо того чтобы они просто впитывались в пустые и сухие участки почвы, где теряются.

Кроме того, корни уже влажные, когда вносят удобрение, что снижает риск ожога корней и повышает способность к усвоению питательных веществ.

Этот метод прямой подачи удобрений в корни снижает вероятность вымывания питательных веществ, поскольку время, в течение которого удобрение находится в ‘промежуточном состоянии’ от момента внесения до момента впитывания, очень короткое, поэтому снижается риск смыва во время дождей или подобных погодных явлений.

Исследования показывают, что при наличии соответствующего оборудования и правильной установки капельное орошение может значительно повысить эффективность. урожайность, повысить эффективность использования воды и значительно сократить потери удобрений.

Недостатки фертигации

Недостатки систем фертигации в основном связаны с экономическими издержками, поскольку системы с минимальными инвестициями чаще сталкиваются с проблемами инфраструктуры и утечками. Без высококачественного устройства предотвращения обратного потока существует значительный риск загрязнения используемого для орошения источника пресной воды водой, обработанной фертигацией.

Это представляет очевидную опасность для здоровья человека, а также для здоровья местных водосборных бассейнов, флоры и фауны и может способствовать общему загрязнению местной биосистемы.

Оборудование низкого качества или устаревшее оборудование, а также трубопроводная инфраструктура большой протяженности могут приводить к нестабильной подаче удобрений, поскольку они разбавляются водой по мере движения по оросительным линиям, снижая эффективность системы и потенциально вызывая переизбыток удобрений для одних культур и недостаток удобрений для других.

В зависимости от химического состава поливной воды, также возможны реакции между удобрениями на основе магния или кальция и любыми бикарбонатами, содержащимися в воде.

Это чаще происходит, когда источником воды является колодец или грунтовые воды, и в воде могут быть несколько более высокие концентрации растворенных в ней извести или железа, которые вступают в реакцию с удобрениями или просто накапливаются и выпадают в осадок.

Засорение системы орошения химическими веществами может усугубить проблемы, связанные с неравномерным внесением питательных веществ в почву, блокируя выходные отверстия. В качестве решений можно использовать регулирование pH воды, введение в воду низких концентраций фосфоната или перекачку воды в отдельный резервуар или водохранилище, где осадок может осесть до внесения удобрений.

Ценный пример применения методов точного земледелия.

В целом, оно зарекомендовало себя как ключевой элемент современных сельскохозяйственных систем и играло и будет продолжать играть важную роль в распространении применения точного земледелия.

Фертигация преодолевает ограничения традиционных методов внесения удобрений, обеспечивая более высокий уровень контроля над точными объемами и нормами внесения удобрений в посевы, а также проводя точный график с высокой степенью усвоения питательных веществ и минимальными потерями.

Особенно при использовании в системах капельного орошения, эта практика воплощает в себе многие основы точного земледелия и помогает землепользователям принимать экономически обоснованные и устойчивые решения о внесении удобрений, которые не только повышают урожайность, но и способствуют долгосрочному функционированию сельскохозяйственного предприятия.

Часто задаваемые вопросы

1. Как работает капельное орошение?

Капельное орошение — это водосберегающий метод подачи влаги непосредственно к корням растений. Он включает в себя сеть трубок или трубок с небольшими отверстиями или капельницами, расположенных у основания растений. Через эти капельницы вода медленно и равномерно капает, позволяя растениям эффективно её усваивать без потерь.

Этот целенаправленный подход минимизирует испарение и сток, одновременно максимизируя поглощение воды, способствуя здоровому росту растений и сокращая потребление воды в сельском хозяйстве и садоводстве. Капельное орошение обеспечивает растениям необходимое количество воды, экономя ресурсы и поддерживая устойчивые методы ведения сельского хозяйства.

2. Что позволяет производителю фертигация? Что вносится в почву и урожай с помощью этой технологии?

Это позволяет производителям объединить преимущества орошения и удобрения в одном применении.

Это позволяет доставлять удобрения непосредственно к корням растений через систему орошения. Такой метод гарантирует, что растения получают необходимые питательные вещества именно тогда, когда они им нужны, улучшая усвоение питательных веществ и способствуя здоровому росту.

Кроме того, это обеспечивает лучший контроль над распределением питательных веществ, сокращает потери удобрений и позволяет осуществлять целенаправленное и эффективное управление питательными веществами, что приводит к увеличению урожайности и общей производительности для производителей.

3. В чем разница между орошением и фертигацией?

Орошение — это процесс снабжения растений водой для удовлетворения их потребностей во влаге. Оно включает в себя подачу воды в почву различными способами, такими как дождевальные установки, полив затоплением или капельные системы. С другой стороны, это практика внесения удобрений в растения через систему орошения.

4. Как действуют удобрения? Зачем фермеры используют удобрения?

Удобрения — это вещества, добавляемые в почву или растения для обеспечения необходимыми питательными веществами, которых может не хватать в естественной среде. Удобрения содержат концентрированные количества ключевых элементов, таких как азот, фосфор и калий, которые необходимы для роста растений.

При внесении в почву или растения удобрения растворяются в воде и высвобождают питательные вещества. Растения поглощают питательные вещества через корни и используют их для жизненно важных процессов, таких как фотосинтез и синтез белка, что приводит к более здоровому и продуктивному росту.

Удобрения помогают устранить дефицит питательных веществ, повысить плодородие почвы и способствуют активному развитию растений.

5. Как фермеры поливают свои посевы?

Фермеры поливают свои посевы, используя различные методы в зависимости от таких факторов, как тип культуры, состояние почвы и наличие воды. К распространенным методам относятся верхнее дождевальное орошение, бороздковое орошение, затопляющее орошение и капельное орошение.

Верхние дождевальные установки распределяют воду по посевам в виде мелких капель, подобно дождю. Бороздковое орошение предполагает создание неглубоких каналов между рядами растений и их заполнение водой.

При затопляющем орошении вода заливает все поле, позволяя ей впитаться в почву. Капельное орошение подает воду непосредственно к корням растений через сеть трубок или шлангов с небольшими капельницами, минимизируя потери воды и максимизируя эффективность. Фермеры выбирают наиболее подходящий метод, исходя из своих конкретных потребностей и ресурсов.