Čo je fertigácia a ako funguje?

Hoci sa na hnojivá v poľnohospodárstve vo veľkej miere spolieha, ich tradičné metódy aplikácie môžu byť nehospodárne a ich odtok má často negatívne dôsledky pre miestny ekosystém.

Fertigácia, jedna z mnohých metód presného poľnohospodárstva, je vysoko prispôsobivá a škálovateľná metóda, ktorá sa široko používa, pretože zjednodušuje aplikáciu hnojív a zavlažovania rastlín ich kombináciou do jedného systému, ktorý zabraňuje plytvaniu.

Je to už niekoľko desaťročí populárna prax medzi farmármi a poľnohospodárskymi odborníkmi a jej účinnosť a účinnosť sa len zvyšuje, keďže sa začleňuje do moderných technológií, ktoré proces neustále zefektívňujú a automatizujú.

Definovanie fertigácie

Fertigácia je aplikácia hnojív alebo živín do poľnohospodárskeho systému prostredníctvom zavlažovacej siete, pri ktorej sa živiny rozpúšťajú vo vode a potom sa priamo absorbujú rastlinami, keď prijímajú vodu.

Tento termín v sebe spája pojmy ‘hnojivo’ a ‘zavlažovanie’ a ako koncept existuje už stovky rokov, pričom farmári v starovekom Ríme skutočne používali odpadovú vodu na zavlažovanie svojich plodín, hoci sa odvtedy výrazne vyvinul.

Môže sa použiť v spojení s niekoľkými rôznymi metódami zavlažovania vrátane postrekovačov, kvapkových a premávkových zavlažovacích systémov, hoci kvapková závlaha je najkompatibilnejší a najvýhodnejší typ zavlažovania.

V porovnaní s pásovými alebo plošnými metódami aplikácie hnojív sa považuje za najpresnejšiu a najkontrolovanejšiu metódu aplikácie a zvyčajne používa celkovo menší objem hnojiva v porovnaní s inými technikami.

Je to tiež bežná prax v hydroponických alebo bezpôdnych pestovateľských systémoch, pretože je to zďaleka najjednoduchšia technika na podávanie presných dávok správnej výživy, ktorú rastliny v týchto systémoch potrebujú.

Hoci sa v systémoch fertigácie používa množstvo zlúčenín, najbežnejšie sú fosfor, draslík a dusík kvôli ich významu pre rast a vývoj mnohých druhov plodín.

Ako fungujú systémy fertigácie

Hlavným princípom fertigácie je rozpustiť vo vode rozpustné hnojivá vo vode používanej na zavlažovanie tak, aby sa ich aplikácia spojila. Keďže mokré korene sú nevyhnutné pre účinné vstrebávanie hnojív, výrazne sa zvyšuje účinnosť aplikácie hnojív tým, že sa zabezpečí ich dodávanie ku koreňom v už premočených pôdach.

Spôsob skladovania hnojív sa môže v jednotlivých systémoch líšiť, ale často sa uchovávajú v kvapalnej forme, ktorá sa ľahšie kombinuje s vodou ako častice, ktoré sa musia rozpustiť. Špecifiká každej fertigačnej siete závisia od rozsahu poľnohospodárskej činnosti a typu zavlažovacieho systému a pokročilejšie operácie môžu byť automatizované, zatiaľ čo jednoduchšie, menšie farmy to budú robiť manuálne.

Kvapalná forma hnojiva sa zvyčajne skladuje vo veľkej nádrži a potom sa do závlahovej vody pomocou kvapkadla alebo injektora pridá presné objemy hnojiva.

Väčšina regionálnych poľnohospodárskych predpisov vyžaduje, aby systémy fertigácie mali aj zariadenie na zabránenie spätnému toku, aby sa zabránilo kontaminácii pôvodného zdroja závlahovej vody vodou z hnojených rastlín, pretože by to mohlo viesť ku kontaminácii zdrojov pitnej vody agresívnymi chemikáliami.

Vzorce absorpcie živín pri hnojení

Systémy fertigácie sú už roky s obľubou používané poľnohospodárskymi odborníkmi kvôli zvýšenej účinnosti, s akou sú schopné zásobovať rastliny živinami.

Rozpúšťanie hnojív vo vode a ich dodávanie rastlinám v tekutej forme umožňuje ich rýchlejšie vstrebávanie a využitie ako tradičné aplikácie hnojív, najmä ak sa vykonávajú na úrovni koreňov prostredníctvom kvapkovej závlahy.

Hoci existuje už desaťročia, moderné inovácie v presnom poľnohospodárstve umožnili aplikovať presné množstvá hnojenej závlahy na cielené zavlažovanie konkrétnych plodín a vytvorili automatizované systémy s pokročilými senzormi, ventilmi a vstrekovacími sieťami.

Spôsob, akým sa hnojená voda šíri, sa líši medzi rôznymi systémami a jedinečnou pôdnou biogeochémiou každej oblasti, ale pri kvapkovej závlahe sa zvyčajne šíri smerom von a nadol od miesta vypustenia, pohybujúc sa gravitáciou. Ťažké ílovité pôdy nie sú ideálnym náprotivkom pre fertigačné systémy, pretože hnojivá sa môžu zachytávať a hromadiť na úrovni koreňov.

Vytváranie úspešných systémov fertigácie

Efektívne a úspešné systémy fertigácie závisia od výberu hnojiva a návrhu pôvodnej zavlažovacej siete. Systémy kvapkovej závlahy sú najbežnejším a najvýhodnejším typom, ktorý sa dá premeniť na systémy fertigácie, pretože dodávajú vodu a živiny priamo do koreňovej zóny rastliny pre rýchlu absorpciu a využitie.

Hlavnými faktormi pri vytváraní úspešného systému sú typ použitého hnojiva a jeho rozpustnosť, kyslosť a kompatibilita s cieľovými plodinami. Použitá zmes by mala byť založená na nutričných potrebách pestovaných rastlín a systémy hnojív s variabilnou dávkou (VRF) dokážu presne určiť špecifické potreby živín v pôde.

Tabuľka 1 rozoberá niektoré z najbežnejších zlúčenín používaných pri fertigácii a ich chemické rozloženie, ako aj to, ako sa ich schopnosť rozpúšťať sa vo vode mení s vyššími teplotami. Väčšina zavlažovacích sietí je v súčasnosti postavená z plastu alebo podobných materiálov, čo je dôležité, pretože niektoré hnojivá môžu byť veľmi silné a korozívne pre kovové potrubia.

Pri plánovaní pestovania a hnojenia vo všeobecnosti je potrebné zvážiť typ a kyslosť pôdy a je nevyhnutné správne kombinovať hnojivá s typom pôdy, aby sa zabránilo jej prílišnému kyslému alebo zásaditému prostrediu.

Ďalším faktorom, ktorý treba zvážiť pri úspešnom fertigovaní, je výber zlúčenín s živinami, ktorých rozpustnosť je vhodná pre teplotu pôdy a vody vo vašom regióne. Pre optimálne plánovanie fertigácie by sa mal použiť softvér na geopriestorové mapovanie, ktorý vytvorí viacvrstvovú mapu, ktorá odráža rozdiely medzi rôznymi faktormi, ako je elektrická vodivosť pôdy, pH, hustota živín a odvodňovacie vzorce, aby sa vhodné vstupné látky mohli rozpustiť do vášho zavlažovacieho systému v správnych množstvách.

Tabuľka 1: Rozpis bežne používaných zlúčenín na fertigáciu

Kompatibilita fertigácie s rôznymi zavlažovacími systémami

Najlepšie fertigačné systémy sú tie, ktoré sú integrované s kvapkovou závlahou, aby sa voda a živiny mohli dodávať priamo ku koreňom. zóna plodín – hoci sa to technicky dá urobiť prostredníctvom akéhokoľvek zavlažovacieho systému.

Zavlažovacie systémy majú niekoľko významných nevýhod, pretože veľká časť hnojenej vody pristáva na listoch a oliste rastlín, čo plytvá cennými zdrojmi a môže spôsobiť spálenie krehkých listov alebo prispieť k šíreniu plesňových chorôb v dôsledku stagnujúcej vlhkosti.

Vietor môže tiež zafúkať rozprášené oblaky hnojenej vody do susedných polí alebo vodných zdrojov, čo je ťažké vysvetliť a môže znečistiť vodné zdroje s potenciálne nebezpečnými následkami.

Dodávanie vody a živín prostredníctvom podzemnej kvapkovej závlahy je najlepšou technikou, pretože dochádza k minimálnemu plytvaniu a po uvoľnení ich korene rastlín rýchlo absorbujú. Okrem toho kvapková závlaha umožňuje kontrolovanejšie a presnejšie uvoľňovanie množstva hnojív na špecifické miesta v pôde, aby sa uspokojili potreby každej rastliny v porovnaní s postrekovačmi.

Kvapková závlaha vyžaduje na prevádzku menší tlak ako postrekovacie systémy, čo platí aj pre zavlažovacie systémy s premáčacou hadicou, tie sú však menej ideálne ako podzemná kvapková závlaha, pretože stále zavlažujú na úrovni povrchu a nemajú rovnakú presnosť, pretože voda sa uvoľňuje z celej plochy hadice.

Výhody fertigácie

Správne nainštalované fertigačné systémy sa môžu ukázať ako veľmi výhodné pre poľnohospodárov z niekoľkých dôvodov. Po prvé, ide o vysoko efektívny spôsob distribúcie hnojív prístupom ‘zabiť dve muchy jednou ranou’ súčasným zalievaním a hnojením plodín.

To tiež znamená, že to isté potrubné zariadenie a infraštruktúru možno využiť pre dva základné vstupy, čo z neho robí nákladovo efektívny prístup. Je to tiež ekonomicky výhodné v tom, že presná aplikácia hnojív prostredníctvom už aj tak efektívneho systému, ako je kvapková závlaha, znamená, že sa šetria zdroje a stačí použiť iba presné objemy.

V porovnaní s tradičným prístupom rozptyľovania jednej monotónnej hustoty hnojiva na viacero polí je plytvanie minimálne. Keďže hnojivo sa musí na plodiny aplikovať menej často ako voda, je možné ho podľa potreby zvyšovať alebo znižovať bez nutnosti prechodu na iný systém, pretože ani husto rastúce plodiny nebudú vyžadovať častejšie hnojenie ako zavlažovanie.

Menšie, ale častejšie objemy hnojív aplikovaných na plodiny sú tiež výhodné, pretože vo všeobecnosti znižujú pravdepodobnosť hromadenia solí v porovnaní s väčším objemom, ale menej častým rozptylom alebo pásovou aplikáciou.

Používa sa v suchých oblastiach s nedostatkom vody na zlepšenie potenciálu každej kvapky použitej vody a zabezpečenie využitia každej časti mokrej pôdy súčasným poskytovaním potrebných hnojív.

Nielenže sú koncentrácie hnojív prísne kontrolované, ale v systémoch kvapkovej fertigácie je presnejšie umiestnenie bodov uvoľňovania vody, čo vedie k tomu, že korene plodín sú schopné rýchlo absorbovať živiny hneď po ich aplikácii, namiesto toho, aby sa absorbovali do prázdnych a suchých pôdnych plôch, kde sa plytvajú.

Korene sú už vlhké, keď dostanú hnojivo, čo znižuje ich popálenie a zvyšuje ich absorpčnú kapacitu.

Táto technika priameho dodávania hnojiva do koreňov znižuje pravdepodobnosť vyplavovania živín, pretože čas, ktorý hnojivo strávi ‘v limbu’ od aplikácie do absorpcie, je veľmi krátky, takže existuje menšie riziko odtoku z dažďov alebo podobných poveternostných javov.

Štúdie ukazujú, že s vhodným vybavením a správnou inštaláciou môže kvapková hnojivá závlaha výrazne zvýšiť... výnosy plodín, zlepšiť produktivitu vody a drasticky znížiť plytvanie hnojivami.

Nevýhody fertigácie

Nevýhody fertigačných systémov súvisia najmä s ekonomickými nedostatkami, pretože systémy s minimálnymi investíciami majú väčšiu pravdepodobnosť problémov s infraštruktúrou a únikmi. Bez kvalitného preventívneho zariadenia proti spätnému toku existuje značné riziko kontaminácie zdroja sladkej vody používaného na zavlažovanie fertigovanou vodou.

To predstavuje zjavné nebezpečenstvo pre ľudské zdravie, ale aj pre zdravie miestnych povodí, flóry a fauny a môže prispieť k celkovému znečisteniu miestneho biómu.

Zariadenia nižšej kvality alebo staršie zariadenia, či potrubná infraštruktúra, ktorá sa tiahne na veľké vzdialenosti, môžu mať nekonzistentné roztoky, pretože hnojivo sa pri pohybe zavlažovacími potrubiami riedi vo vode, čo znižuje účinnosť systému a môže viesť k nadmernému hnojeniu určitých plodín a nedostatočnému hnojeniu iných.

V závislosti od chemického zloženia závlahovej vody existuje aj možnosť reakcií medzi hnojivami na báze horčíka alebo vápnika a akýmikoľvek hydrogenuhličitanmi vo vode.

Toto sa stáva častejšie, keď zdrojom vody je studňa alebo podzemná voda, a vo vode sa môžu nachádzať mierne vyššie koncentrácie vápna alebo železa rozpusteného s hnojivami, ktoré reagujú s hnojivami alebo sa len hromadia a vyzrážajú.

Chemické upchávanie môže zhoršiť problémy s nekonzistentnou aplikáciou živín na plodiny blokovaním výstupných bodov v zavlažovacom systéme. Riešenia zahŕňajú manipuláciu s pH vody alebo vstrekovanie nízkych koncentrácií fosfonátov do vody, prípadne jej prečerpanie do samostatnej nádrže alebo rezervoáru, kde sa zrazeniny môžu usadiť pred aplikáciou hnojív.

Cenná prax presného poľnohospodárstva

Celkovo sa ukázalo, že je kľúčovou súčasťou moderných poľnohospodárskych systémov a zohráva a bude naďalej zohrávať dôležitú úlohu pri šírení implementácie presného poľnohospodárstva.

Fertigácia prekonáva limity tradičnej aplikácie hnojív tým, že vytvára vyššiu úroveň kontroly nad presnými objemami a dávkami, ktorými sa hnojivá aplikujú na plodiny, a vykonáva sa podľa presného harmonogramu s vysokou úrovňou úspešnosti príjmu živín a minimálnym plytvaním.

Najmä pri použití v systéme kvapkovej závlahy táto prax stelesňuje mnohé zo základov presného poľnohospodárstva a pomáha správcom pôdy pri prijímaní ekonomických a udržateľných rozhodnutí o aplikácii hnojív, ktoré nielen zvyšujú výnosy, ale prispievajú aj k dlhovekosti poľnohospodárskej činnosti.

Často kladené otázky

1. Ako funguje kvapková závlaha?

Kvapková závlaha je efektívna metóda dodávania vlhkosti priamo ku koreňom rastlín. Zahŕňa sieť trubíc alebo potrubí s malými otvormi alebo emitormi umiestnenými v blízkosti základne rastlín. Cez tieto emitory voda pomaly a rovnomerne kvapká, čo umožňuje rastlinám efektívne absorbovať ju bez plytvania.

Tento cielený prístup minimalizuje odparovanie a odtok a zároveň maximalizuje absorpciu vody, podporuje zdravý rast rastlín a znižuje spotrebu vody v poľnohospodárstve a záhradách. Kvapková závlaha zabezpečuje, že rastliny dostávajú správne množstvo vody, čím šetrí zdroje a podporuje udržateľné poľnohospodárske postupy.

2. Čo umožňuje fertigácia producentovi? Čo sa prostredníctvom nej aplikuje na plodiny a pôdu?

Umožňuje pestovateľom kombinovať výhody zavlažovania a hnojenia v jednej aplikácii.

Umožňuje im dodávať hnojivá priamo ku koreňom rastlín prostredníctvom zavlažovacieho systému. Táto metóda zabezpečuje, že rastliny dostanú potrebné živiny presne vtedy, keď ich potrebujú, čím sa zlepšuje ich príjem a podporuje zdravý rast.

Ponúka tiež lepšiu kontrolu nad distribúciou živín, znižuje plytvanie hnojivami a umožňuje cielené a efektívne hospodárenie s živinami, čo vedie k zvýšeniu výnosov plodín a celkovej produktivity pestovateľov.

3. Rozdiel medzi zavlažovaním a fertigáciou?

Zavlažovanie je proces dodávania vody rastlinám na uspokojenie ich potrieb vlahy. Zahŕňa dodávanie vody do pôdy rôznymi metódami, ako sú postrekovače, závlaha alebo kvapkové systémy. Na druhej strane ide o prax aplikácie hnojív na rastliny prostredníctvom zavlažovacieho systému.

4. Ako funguje hnojivo? Prečo poľnohospodári používajú hnojivá?

Hnojivá sú látky pridávané do pôdy alebo rastlín, ktoré poskytujú základné živiny, ktoré môžu v prirodzenom prostredí chýbať. Hnojivá obsahujú koncentrované množstvo kľúčových prvkov, ako je dusík, fosfor a draslík, ktoré sú nevyhnutné pre rast rastlín.

Keď sa hnojivá aplikujú na pôdu alebo rastliny, rozpúšťajú sa vo vode a uvoľňujú tieto živiny. Rastliny absorbujú živiny cez korene a využívajú ich na životne dôležité procesy, ako je fotosyntéza a syntéza bielkovín, čo vedie k zdravšiemu a produktívnejšiemu rastu.

Hnojivá pomáhajú riešiť nedostatok živín, zvyšujú úrodnosť pôdy a podporujú silný vývoj rastlín.

5. Ako poľnohospodári polievajú svoje plodiny?

Poľnohospodári polievajú svoje plodiny rôznymi metódami v závislosti od faktorov, ako je druh plodiny, pôdne podmienky a dostupnosť vody. Medzi bežné techniky patria stropné postrekovače, zavlažovanie brázd, závlaha a kvapková závlaha.

Nadzemné postrekovače rozdeľujú vodu po ploche plodín vo forme jemných kvapiek, podobne ako pri dažďovej vode. Zavlažovanie brázd zahŕňa vytvorenie plytkých kanálov medzi riadkami plodín a ich naplnenie vodou.

Závlahová voda zaplaví celé pole vodou, čo jej umožní vsakovať sa do pôdy. Kvapková závlaha dodáva vodu priamo ku koreňom rastlín prostredníctvom siete rúrok alebo potrubí s malými výpustmi, čím sa minimalizuje plytvanie vodou a maximalizuje sa účinnosť. Poľnohospodári si vyberajú najvhodnejšiu metódu na základe svojich špecifických potrieb a zdrojov.