Що таке фертигація і як вона працює?

Хоча добрива значною мірою використовуються в сільському господарстві, їх традиційні методи внесення можуть бути марнотратними, а пов'язаний з ними стік часто має негативні наслідки для місцевої екосистеми.

Фертигація, один із багатьох методів точного землеробства, є високоадаптивною та масштабованою практикою, яка широко використовується, оскільки спрощує внесення добрив та зрошення рослин, об'єднуючи їх в одну систему, що запобігає відходам.

Це популярна практика серед фермерів та сільськогосподарських фахівців протягом кількох десятиліть, і її ефективність та результативність лише зростають, оскільки вона поєднується з сучасними технологіями, які продовжують оптимізувати та автоматизувати процес.

Визначення фертигації

Фертигація — це внесення добрив або поживних речовин у сільськогосподарську систему через зрошувальну мережу, при якому поживні речовини розчиняються у воді, а потім безпосередньо поглинаються рослинами, коли вони поглинають воду.

Цей термін поєднує в собі слів ‘добриво’ та ‘зрошення’ та існує як концепція вже сотні років, коли фермери в Стародавньому Римі фактично використовували стічні води для поливу своїх посівів, хоча з того часу він значно еволюціонував.

Його можна використовувати разом з кількома різними методами поливу, включаючи системи дощування, крапельного поливу та поливу зануреннями, хоча крапельне зрошення є найбільш сумісним та корисним типом поливу.

Порівняно зі стрічковим або розкидним методами внесення добрив, це вважається найточнішим і найконтрольованішим методом внесення, і зазвичай використовується загалом менший об'єм добрив порівняно з іншими методами.

Це також поширена практика в гідропонних або безґрунтових системах вирощування, оскільки це, безумовно, найпростіший метод введення точних доз належного живлення, необхідного рослинам у цих системах.

Хоча в системах фертигації використовується ряд сполук, найпоширенішими є фосфор, калій та азот через їхню важливість для росту та розвитку багатьох видів сільськогосподарських культур.

Як працюють системи фертигації

Основний принцип фертигації полягає в розчиненні водорозчинних добрив у воді, що використовується для поливу, таким чином, щоб їх внесення було об'єднаним. Оскільки вологі корені необхідні для ефективного поглинання добрив, це значно підвищує ефективність внесення добрив, забезпечуючи їх надходження до коренів у вже зволожений ґрунт.

Спосіб зберігання добрив може відрізнятися залежно від системи, але часто вони зберігаються в рідкій формі, яку легше поєднувати з водою, ніж частинки, які потрібно розчиняти. Специфіка кожної мережі фертигації залежить від масштабу сільськогосподарського виробництва та типу зрошувальної системи, а більш складні операції можуть виконуватися за автоматизованими графіками, тоді як простіші, менші ферми робитимуть це вручну.

Зазвичай рідку форму добрива зберігають у великому резервуарі, а потім крапельниця або інжектор насичують воду для поливу точними об'ємами добрив.

Більшість регіональних сільськогосподарських підзаконних актів вимагають, щоб системи фертигації також мали пристрій для запобігання зворотному потоку, щоб уникнути забруднення початкового джерела зрошення фертигаційною водою, оскільки це може призвести до забруднення джерел питної води агресивними хімікатами.

Характер поглинання поживних речовин при фертигації

Системи фертигації широко використовуються сільськогосподарськими фахівцями протягом багатьох років завдяки підвищеній ефективності, з якою вони здатні постачати рослини поживними речовинами.

Розчинення добрив у воді та доставка їх рослинам у рідкій формі дозволяє їм поглинатися та використовуватися швидше, ніж традиційне внесення добрив, особливо якщо це робиться на кореневому рівні за допомогою крапельного зрошення.

Хоча це існує вже десятиліттями, сучасні інновації в точному землеробстві створили можливість застосовувати точну кількість удобреного зрошення для цільового внесення певних культур та створили автоматизовані системи з вдосконаленими мережами датчиків, клапанів та впорскування.

Спосіб поширення фертигаційної води залежить від різних систем та унікальної біогеохімії ґрунту кожної земельної ділянки, але при крапельному зрошенні вона зазвичай поширюється назовні та вниз від точки випуску, рухаючись під дією сили тяжіння. Важкі глинисті ґрунти не є ідеальним варіантом для систем фертигації, оскільки добрива можуть затримуватися та накопичуватися на рівні коренів.

Створення успішних систем фертигації

Ефективні та успішні системи фертигації залежать від вибору добрив та конструкції оригінальної зрошувальної мережі. Системи крапельного зрошення є найпоширенішим та найвигіднішим типом для трансформації в системи фертигації, оскільки вони доставляють воду та поживні речовини безпосередньо до кореневої зони рослини для швидкого поглинання та використання.

Основними міркуваннями у створенні успішної системи є тип добрив, що використовуються, а також їхня розчинність, кислотність та сумісність з цільовими культурами. Використовуваний склад добрив має базуватися на потребах рослин, що вирощуються, у поживних речовинах, а системи добрив зі змінною нормою (VRF) можуть точно визначити конкретні потреби ґрунту в поживних речовинах.

У таблиці 1 наведено деякі з найпоширеніших сполук, що використовуються у фертигації, та їх хімічний розклад, а також те, як їхня здатність розчинятися у воді змінюється з підвищенням температури. Більшість іригаційних мереж зараз побудовані з пластику або подібних матеріалів, що важливо, оскільки деякі добрива можуть бути дуже сильними та корозійними для металевих трубопроводів.

Тип і кислотність ґрунту необхідно враховувати під час планування його робіт та удобрення загалом, і вкрай важливо правильно поєднувати сполуки з типом ґрунту, щоб запобігти його надмірній кислотності або лужності.

Вибір сполук із поживними речовинами, що мають розчинну здатність, що добре підходить для температури ґрунту та води вашого регіону, є ще одним фактором успішного фертигації. Для оптимального планування фертигації слід використовувати програмне забезпечення для геопросторового картографування, щоб створити багатошарову карту, яка відображає зміни між різними факторами, такими як електропровідність ґрунту, pH, щільність поживних речовин та схеми дренажу, щоб відповідні речовини могли бути розчинені у вашій зрошувальній системі в правильних кількостях.

Таблиця 1: Розподіл поширених сполук, що використовуються для фертигації

Сумісність фертигації з різними системами зрошення

Найкращі системи фертигації – це ті, що поєднані з крапельним зрошенням, щоб вода та поживні речовини доставлялися безпосередньо до коренів. зона посівів – хоча технічно це можна зробити через будь-яку зрошувальну систему.

Системи дощування мають кілька суттєвих недоліків, оскільки значна частина удобреної води потрапляє на листя та листя рослин, що призводить до марнування цінних ресурсів та може призвести до опіків тендітного листя або сприяти поширенню грибкових захворювань через застій вологи.

Вітер також може зносити розпилені хмари удобреної води на сусідні поля або джерела води, що важко врахувати, і це може забруднити джерела води з потенційно небезпечними наслідками.

Постачання води та поживних речовин за допомогою підземного крапельного зрошення є найкращим методом, оскільки втрати мінімальні, а коріння рослин швидко поглинає воду після вивільнення. Крім того, крапельне зрошення також дозволяє більш контрольовано та точно вносити добрива в певні точки ґрунту для задоволення потреб кожної рослини порівняно з дощувальними системами.

Крапельне зрошення також вимагає меншого тиску для роботи, ніж системи дощування, що також стосується конструкцій зрошення з промокальними шлангами, проте вони менш ідеальні, ніж підземне крапельне зрошення, оскільки вони все ще поливають на рівні поверхні та не мають такої ж точності, оскільки вода подається з усієї поверхні шланга.

Переваги фертигації

Правильно встановлені системи фертигації можуть виявитися дуже вигідними для фермерів з кількох причин. По-перше, це високоефективний спосіб розподілу добрив за принципом ‘вбити двох зайців одним пострілом’, одночасно поливаючи та удобрюючи культури.

Це також означає, що одне й те саме трубопровідне обладнання та інфраструктуру можна використовувати для двох важливих витрат, що робить його економічно ефективним підходом. Це також економічно вигідно, оскільки точне внесення добрив за допомогою вже ефективної системи, такої як крапельне зрошення, означає, що ресурси зберігаються, і потрібно використовувати лише точні обсяги.

Порівняно з традиційним підходом розкидного обприскування однією монотонною щільністю добрив на кількох полях, втрати мінімальні. Оскільки добрива потрібно вносити на культури рідше, ніж воду, їх можна збільшувати або зменшувати за потреби, не переходячи на іншу систему, оскільки навіть рослини з великою кількістю рослин не потребуватимуть частішого удобрення, ніж поливу.

Менші, але частіші обсяги добрив, що вносяться під посіви, також є перевагами, оскільки вони зазвичай зменшують ймовірність накопичення солей порівняно з більшим об'ємом, але рідкісним розкидним або стрічковим внесенням.

Його використовували в посушливому кліматі, де спостерігається дефіцит води, для покращення потенціалу кожної краплі води та забезпечення використання кожної ділянки вологого ґрунту шляхом одночасного внесення необхідних добрив.

Концентрація добрив не лише ретельно контролюється, але й у системах крапельного зрошення розташування точок випуску води є точнішим, що дозволяє корінню рослин швидко поглинати поживні речовини під час їх внесення, замість того, щоб вони просто поглиналися порожніми та сухими ділянками ґрунту, де вони витрачаються даремно.

Коріння також вже вологі, коли отримують добрива, що зменшує опік коренів та збільшує їхню поглинальну здатність.

Такий метод безпосереднього внесення добрив до коріння зменшує ймовірність вимивання поживних речовин, оскільки час, протягом якого добриво перебуває ‘в підвішеному стані’ від моменту внесення до моменту поглинання, дуже короткий, тому існує менший ризик стоку під час дощів або подібних погодних явищ.

Дослідження показують, що за допомогою належного обладнання та правильного встановлення крапельне фертигація може значно покращити врожайність сільськогосподарських культур, покращити продуктивність води та різко зменшити втрати добрив.

Недоліки фертигації

Недоліки систем фертигації в основному пов'язані з економічними труднощами, оскільки системи з мінімальними інвестиціями частіше мають проблеми з інфраструктурою та витоками. Без високоякісного запобіжного пристрою зворотного потоку існує значний ризик забруднення джерела прісної води, що використовується для зрошення, водою, отриманою за допомогою фертигації.

Це створює очевидну небезпеку для здоров'я людини, а також для здоров'я місцевих водозбірних басейнів, флори та фауни, і може сприяти загальному забрудненню місцевого біома.

Обладнання нижчої якості або старіше, а також трубопровід, що простягається на велику відстань, можуть мати нестабільні розчини, що проходять через них, оскільки добрива розчиняються у воді під час руху по зрошувальних лініях, знижуючи ефективність системи та потенційно спричиняючи надмірне удобрення одних культур та недостатнє удобрення інших.

Залежно від хімічного складу зрошувальної води, також існує ймовірність реакцій між добривами на основі магнію або кальцію та будь-якими бікарбонатами у воді.

Це трапляється частіше, коли джерелом води є свердловина або ґрунтові води, і у воді може бути дещо вища концентрація вапна або заліза, розчиненого в ній, яке реагує з добривами або просто накопичується та випадає в осад.

Хімічне засмічення може загострити проблеми нестабільного внесення поживних речовин до сільськогосподарських культур, блокуючи точки виходу в системі зрошення. Рішення включають маніпулювання pH води або введення низьких концентрацій фосфонатів у воду, або перекачування її в окремий бак або резервуар, де осади можуть осісти перед внесенням добрив.

Цінна практика точного землеробства

Загалом, воно зарекомендувало себе як ключова частина сучасних сільськогосподарських систем і відігравало, і продовжуватиме відігравати, важливу роль у поширенні впровадження точного землеробства.

Фертигація долає обмеження традиційного внесення добрив, створюючи вищий рівень контролю над точними обсягами та нормами, з якими добрива вносяться під сільськогосподарські культури, і це здійснюється за точним графіком з високим рівнем успішного засвоєння поживних речовин та мінімальними втратами.

Особливо при використанні в системі крапельного зрошення, ця практика втілює багато основ точного землеробства та допомагає землекористувачам приймати економічні та стійкі рішення щодо внесення добрив, які не лише підвищують врожайність, але й сприяють довговічності сільськогосподарського виробництва.

Поширені запитання

1. Як працює крапельне зрошення?

Крапельне зрошення – це водоефективний метод доставки вологи безпосередньо до коріння рослин. Він передбачає мережу труб або трубочок з невеликими отворами або емітерами, розміщеними біля основи рослин. Через ці емітери вода повільно та рівномірно капає, дозволяючи рослинам ефективно поглинати її без втрат.

Такий цілеспрямований підхід мінімізує випаровування та стік, одночасно максимізуючи поглинання води, сприяючи здоровому росту рослин та зменшуючи використання води в сільському господарстві та садах. Крапельне зрошення забезпечує рослини необхідною кількістю води, заощаджуючи ресурси та підтримуючи сталий розвиток сільського господарства.

2. Що дозволяє виробнику робити фертигація? Що вноситься до посівів та ґрунту за її допомогою?

Це дозволяє виробникам поєднувати переваги зрошення та удобрення в одному застосуванні.

Це дозволяє їм доставляти добрива безпосередньо до коріння рослин через систему зрошення. Цей метод гарантує, що рослини отримують необхідні поживні речовини саме тоді, коли вони їм потрібні, покращуючи їх засвоєння та сприяючи здоровому росту.

Це також пропонує кращий контроль над розподілом поживних речовин, зменшує втрати добрив і дозволяє цілеспрямовано та ефективно керувати поживними речовинами, що призводить до збільшення врожайності сільськогосподарських культур та загальної продуктивності для виробників.

3. Різниця між зрошенням та фертигацією?

Зрошення – це процес постачання води рослинам для задоволення їхніх потреб у волозі. Він включає в себе забезпечення ґрунту водою за допомогою різних методів, таких як дощувальні системи, затоплення або крапельне зрошення. З іншого боку, це практика внесення добрив до рослин через систему зрошення.

4. Як працюють добрива? Чому фермери використовують добрива?

Добрива – це речовини, що додаються до ґрунту або рослин для забезпечення необхідними поживними речовинами, яких може бракувати в природному середовищі. Добрива містять концентровану кількість ключових елементів, таких як азот, фосфор і калій, які необхідні для росту рослин.

При внесенні в ґрунт або рослини добрива розчиняються у воді та вивільняють ці поживні речовини. Рослини поглинають поживні речовини через коріння та використовують їх для життєво важливих процесів, таких як фотосинтез та синтез білка, що призводить до здоровішого та продуктивнішого росту.

Добрива допомагають усунути дефіцит поживних речовин, підвищити родючість ґрунту та сприяти стійкому розвитку рослин.

5. Як фермери поливають свої посіви?

Фермери поливають свої посіви різними методами залежно від таких факторів, як тип культури, стан ґрунту та доступність води. Поширені методи включають верхнє зрошення, борозенкове зрошення, затоплення та крапельне зрошення.

Верхні дощувальні системи розподіляють воду по посівній площі у вигляді дрібних крапель, подібно до дощової води. Борозенне зрошення передбачає створення неглибоких каналів між рядами посівів та їх заповнення водою.

Полив затопленням затоплює все поле водою, дозволяючи їй вбиратися в ґрунт. Крапельне зрошення подає воду безпосередньо до коріння рослин через мережу труб або трубопроводів з невеликими емітерами, мінімізуючи втрати води та максимізуючи ефективність. Фермери обирають найбільш підходящий метод виходячи зі своїх конкретних потреб та ресурсів.