Фертигация: Точное Внесение Удобрений На Полях

Фертигация почвы является популярной сельскохозяйственной практикой. Метод фертигации экономит время, ресурсы и трудозатраты, поскольку внесение удобрений и орошение осуществляются одновременно. Индивидуально настраиваемые фертигационные системы и современное программное обеспечение на основе спутниковых технологий помогают агрономам распределить нормы внесения удобрений при фертигации.

Фертигационная технология подойдет фермерским хозяйствам любого масштаба, поскольку системы фертигации рассчитаны на территории разного размера и могут управляться автоматически или вручную. Самый экономный и эффективный способ – это фертигация капельным поливом, при котором питательные вещества поступают в прикорневую зону.

Что Такое Фертигация Почвы?

Данный метод предполагает внесение жидких удобрений во время полива. Выращивание растений с помощью фертигации эффективнее, чем подкормка традиционными способами. В частности, внесение удобрений при фертигации имеет следующие преимущества:

• экономия средств за счет снижения количества используемых удобрений;
• минимизация загрязнения окружающей среды благодаря меньшему использованию химикатов;
• контроль применяемых норм;
• борьба с эрозией почвы;
• оптимизация расхода воды для полива;
• предотвращение вымывания удобрений во время сильных дождей или орошения;
• активизация корневого роста;
• стимулирование деятельности почвенных микроорганизмов.

Наиболее часто используемые водорастворимые удобрения для фертигации включают аммиачную селитру, карбамидо-аммиачную селитру, кальциевую селитру, тиосульфат аммония, хлорид калия, сульфат калия, нитрат калия, фосфорную кислоту, серную кислоту и т. д. Помимо обеспечения собственно питательными веществами, некоторые удобрения улучшают свойства почвы или ее подкисляют.

Системы Фертигации: Принцип Работы

Технология фертигации предполагает впрыскивание растворенных в воде удобрений в ирригационную систему из резервуаров. Как правило, это делают с помощью форсунок и клапана с регулируемым давлением. Системы фертигации различаются по нескольким параметрам:

• Размер и масштаб применения: большие фермерские хозяйства используют крупномасштабные фертигационные системы. Соответственно, малогабаритные системы фертигации подходят для небольших ферм или теплиц.
• Управление: системы фертигации бывают автоматизированные или с ручным управлением. В некоторых случаях система орошения оснащена таймерами, что позволяет проводить фертигацию в установленное время.
• Способы ирригации: капельная фертигация, затопление, полив из форсунок и дождеванием.

Точная Фертигация: Особенности И Преимущества Применения

Важным преимуществом фертигационной технологии является распределение удобрений в жидкой форме. Таким образом, растения могут их поглощать непосредственно сразу же после внесения, что увеличивает их эффективность и доступность для культур. Корневая фертигация обеспечивает оптимальное поступление питательных веществ в прикорневую зону с минимальными потерями. Такой подход значительно снижает вымывание удобрений и их использование впустую, особенно во время подтоплений или сильных дождей.

График фертигационных мероприятий зависит от потребностей культур за установленный интервал времени. Фертигация может проводиться ежедневно, еженедельно и так далее, в соответствии с планом внесения удобрений. Кроме того, капельный полив при фертигации снижает риски уплотнения почвы, поскольку в этом случае сельхозтехника по полю не перемещается и не спрессовывает землю.
Многие системы точной фертигации оснащены датчиками, которые измеряют уровень pH и электропроводность почвы. Таким образом, фермеры могут определить необходимые нормы внесения удобрений при фертигации и соответственно настроить впрыскиватели в фертигационных и ирригационных системах.

Распределение Удобрений Для Фертигации

Поскольку удобрения поступают в жидком виде, они распространяются в почве так же, как и жидкости. Другими словами, питательные вещества будут поступать в зоне полива настолько глубоко и далеко, насколько проникает вода. Самый распространенный метод – капельная фертигация. Оптимальное использование ресурсов достигается за счет фертигации корневой зоны, обеспечивающей увлажнение непосредственно возле корневой системы растения.

Как правило, площадь увлажнения при капельном орошении имеет овальную или полусферическую форму и происходит либо на поверхности почвы, либо на уровне эмиттера под ней (в зависимости от того, где проходит лента). Наибольшее количество воды (и, соответственно, питательных веществ) будет распределяться вокруг эмиттера и под ним. Горизонтальное распространение влаги обусловлено свойствами почвы, нормой и продолжительностью полива в соответствии с потребностями растений.

Еще одним аспектом, влияющим на распределение питательных веществ при фертигации, является их тип и способность адсорбироваться компонентами почвы. Например, нитраты и сульфаты не “прилипают” к частицам почвы, в отличие от калия и фосфора. В частности, фосфор образует соединения с кальцием или алюминием, а положительно заряженный калий вступает в реакцию с отрицательно заряженной глиной.

Выращивание Растений С Помощью Фертигации

Как было сказано выше, при фертигации удобрения вносят в жидкой форме через систему орошения. Однако, просто добавить их в воду для полива недостаточно. Агрономы учитывают такие важные свойства, как растворимость, совместимость, кислотность и соленость (осмотическое давление).

Растворимость

Прежде всего, выбор удобрения для фертигации зависит от его растворимости в воде. Таким образом, подходящим вариантом будут следующие удобрения:

• в твердой форме (которые хорошо растворяются в воде);
• в жидкой форме (растворенные предварительно).

Различные типы удобрений имеют свою специфику растворения в воде. Более того, степень растворения также зависит от температуры, поэтому важно выбрать те удобрения, которые смогут раствориться при текущей температуре на поле. Таким образом, следует учитывать и время года, поскольку степень растворения весной и летом будет разная.

Кроме этого, некоторые химические вещества в растворе могут выпадать в осадок при высокой концентрации в жесткой воде или снижении температуры, например, в прохладное время года или холодной ночью. Данное свойство необходимо учитывать, если растворы готовят заранее и хранят некоторое время.

Образование осадка характерно для моноаммонийфосфата, фосфата мочевины или фосфорной кислоты. К быстрорастворимым удобрениям относятся аммиачная селитра, калийная селитра, мочевина и фосфат аммония.

Необходимо принимать во внимание и другой важный аспект. Растворы для систем фертигации могут быть эндотермическими или экзотермическими, т. е. в процессе растворения температура раствора либо понижается, либо повышается.

Как правило, большинство азотных удобрений поглощают тепло из воды, поэтому температура раствора снижается. Следовательно, процесс приготовления раствора займет больше времени, а чем больше потребуется времени, тем больше остынет жидкость и уменьшится расчетная концентрация.

В таблице ниже показано изменение степени растворения отдельных синтетических компонентов (g/L) в зависимости от температуры, которое необходимо учитывать при расчете нормы внесения удобрений для фертигации.

Соединение	0°C	10°C	20°C	30°C
Нитрат аммония	0°C1183	10°C1580	20°C1950	30°C2420
Сульфат аммония	0°C706	10°C730	20°C750	30°C780
Нитрат кальция	0°C1020	10°1240	20°C1294	30°C1620
Диаммоний фосфат	0°C429	10°C628	20°C692	30°C748
Дикалий фосфат	0°C1328	10°C1488	20°C1600	30°C1790
Хлорид магния	0°C528	10°C540	20°C546	30°C568
Сульфат магния	0°C260	10°C308	20°C356	30°C405
Моноаммоний фосфат	0°C227	10°C295	20°C374	30°C464
Монокалий фосфат	0°C142	10°C178	20°C225	30°C274
Хлорид калия	0°C280	10°C310	20°C340	30°C370
Нитрат калия	0°C130	10°C210	20°C320	30°C460
Сульфат калия	0°C70	10°C90	20°C110	30°C130
Мочевина	0°C680	10°C850	20°C1060	30°C1330

Совместимость Химикатов

При смешивании нескольких компонентов для фертигации важно учитывать их совместимость. Основные правила следующие.

• Готовьте растворы отдельно и храните их в отдельных резервуарах, если их компоненты могут вступить в нежелательную реакцию.
• Не смешивайте фосфор или серу с кальцием.
• Не добавляйте хелаты к нехелатам.
• Изолируйте хелаты от кислот, потому что кислый уровень рН их разрушает.

Основные правила смешивания удобрений помогают избежать образование осадков и снижение растворимости из-за нежелательной химической реакции.

Кислотность

Кислотность раствора вызывает коррозию, которая разрушает металлические резервуары и детали системы фертигации. Кислотность определяется по уровню pH. Не желателен ни чрезмерно высокий, ни чрезмерно низкий показатель pH. Кислые растворы обладают высокой коррозионной активностью, а в щелочных жидкостях высока вероятность образования осадка. Известно, что химикаты на основе хелатов также вызывают коррозию.

Кроме того, агрономы учитывают реакцию почвы на применяемые при фертигации удобрения. В частности, при внесении хлористого калия или сульфата калия реакция почвы нейтральна. При взаимодействии с нитратом кальция или нитратом калия сохраняются базовые показатели. Аммиачная селитра, мочевина, сульфат аммония, моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат повышают кислотность почвы. Самая сильная кислотная реакция почвы происходит при внесении фосфорной кислоты.

Осмотическое Давление

В большинстве случаев, вода для полива имеет определенный процент солей, а добавление солесодержащих удобрений еще больше способствует засолению. Соленость воды пропорциональна осмотическому давлению. Отрицательный осмотический потенциал затрудняет поглощение воды корнями растений, что приводит к снижению урожайности.

Культуры страдают от осмотического стресса и не могут использовать влагу даже тогда, когда она имеется в почве, потому что вода перетекает из участков с меньшей концентрацией солей в участки с большей концентрацией. Растения тратят больше энергии на поглощение воды и питательных веществ, вносимых при фертигации, а при критическом уровне осмотического стресса культуры погибают. По этой причине осмотическая реакция при внесении удобрений для фертигации должна быть минимальной.

Как правило, солевой потенциал удобрений не измеряют, а оценивают по показателям электропроводности и ее взаимосвязи с осмотическим давлением. Электропроводность и уровень pH рассчитывают, а затем сравнивают. Каждое химическое вещество имеет свой осмотический потенциал. Для каждого химического вещества характерен свой осмотический потенциал. Например, при добавлении сульфата аммония осмотическое давление в растворе будет выше (в расчете на общее количество внесенного питательного вещества), чем при внесении нитрата аммония.

В таблице ниже приведены следующие характеристики удобрений для фертигации: электропроводность, уровень pH и концентрация питательных веществ в 10 ммоль/л раствора.

Соединение	Питательный компонент	Концентрация (мг/л)	Электропроводность (дСм/м)	Уровень pH
Нитрат аммония	Питательный компонентN	Концентрация (мг/л)280	Электропроводность (дСм/м)0.7	Уровень pH5.5
Сульфат аммония	Питательный компонентN	Концентрация (мг/л)280	Электропроводность (дСм/м)1.4	Уровень pH4.5
Водный раствор аммиака	Питательный компонентN	Концентрация (мг/л)140	Электропроводность (дСм/м)0.7	Уровень pH5.5
Нитрат кальция	Питательный компонентN	Концентрация (мг/л)280	Электропроводность (дСм/м)2.0	Уровень pH6.9
Диаммоний фосфат	Питательный компонентN P	Концентрация (мг/л)280 310	Электропроводность (дСм/м)0.6	Уровень pH7.8
Дикалий фосфат	Питательное веществоP K	Концентрация (мг/л)310 780	Электропроводность (дСм/м)1.9	pH9.2
Хлорид магния	Питательное веществоMg	Концентрация (мг/л)240	Электропроводность (дСм/м))2.0	Уровень pH6.8
Сульфат магния	Питательное веществоMg	Концентрация (мг/л)240	Электропроводность (дСм/м)2.2	Уровень pH6.9
Моноаммоний фосфат	Питательное веществоN P	Концентрация (мг/л)140 310	Электропроводность (дСм/м)0.4	Уровень pH4.7
Монокалий фосфат	Питательное веществоP K	Концентрация (мг/л)310 390	Электропроводность (дСм/м)0.7	Уровень pH4.6
Азотная кислота	Питательное веществоN	Концентрация (мг/л)140	Электропроводность (дСм/м)0.7	Уровень pH2.0
Фосфорная кислота	Питательное веществоP	Концентрация (мг/л)310	Электропроводность (дСм/м)0.4	Уровень pH2.3
Хлорид калия	Питательное веществоK	Концентрация (мг/л)390	Электропроводность (дСм/м)0.7	Уровень pH7.0
Нитрат калия	Питательное веществоN K	Концентрация (мг/л)140 390	Электропроводность (дСм/м)0.7	Уровень pH7.0
Сульфат калия	Питательное веществоK	Концентрация (мг/л)780	Электропроводность (дСм/м)0.2	Уровень pH7.0
Мочевина	Питательное веществоN	Концентрация (мг/л)280	Электропроводность (дСм/м)2.7	Уровень pH7.0

Фертигация: Что Учесть При Составлении Фертигационного Плана

На разных стадиях развития растениям нужно разное количество питательных веществ. Слишком позднее или очень раннее внесение удобрений является почти бесполезным из-за их вымывания или испарений. Такое использование впустую особенно характерно для нитратов, поскольку они быстро вымываются из почвы. Фосфор также может вымываться из почвы, но в большинстве случаев 50% этого удобрения вносят непосредственно перед севом или высадкой культур.

Фертигация подпитывает посевы питательными веществами в нужных объемах и в нужное время, поэтому этот метод внесения удобрений является самым эффективным. Эффективность выращивания растений с помощью фертигации повышается, если минералы поступают в прикорневую зону. Таким образом, фертигация капельным поливом стимулирует рост корневой системы растений.

Более того, благодаря использованию удобрений в меньших количествах, фермеры могут снизить затраты и предотвратить неоправданное применение химикатов, которое приводит к засолению почв из-за использования воды с содержанием солей или высаливания удобрений (кристаллизации солей).

Также имеет смысл вносить питательные вещества немного раньше, чем они понадобятся культуре для обеспечения успешного роста. Как правило, наиболее интенсивное внесение удобрений требуется в период роста растений, а на этапе сбора урожая применение удобрений сокращается или полностью прекращается. Еженедельно отслеживая прогресс в развитии культур, фермеры могут планировать фертигационные мероприятия.

Фертигация: Совместимость С Системами Орошения

Выращивание растений с помощью фертигации может быть реализовано несколькими способами, в том числе путем установления систем поверхностного и напорного или безнапорного полива. У каждого из этих методов есть своя специфика и преимущества.

Поверхностный Полив

Поверхностное орошение – наиболее распространенный вид полива, который применяется на 90% всех орошаемых земель. Однако этот метод – не самый рентабельный, так как только 30-70% ирригационной воды поступает к активной части корневой системы.

Как правило, системы фертигации не интегрированы в систему поверхностного орошения, поскольку удобрения обычно подаются по специально отведенным каналам в установленных объемах. В таких системах также предусмотрены емкости с клапанами или отверстиями для жидких и твердых удобрений соответственно. Оборудование отличается по сложности управления (от систем с ручным управлением до полностью автоматизированных).

Фертигация путем поверхностного орошения не всегда эффективна из-за потери питательных веществ в нижнем бьефе или их просачивания, что особенно характерно для азотных удобрений. Однако, практика применения данной технологии показывает, что высокая урожайность оправдывает затраты даже несмотря на потери питательных веществ.

Напорное Орошение

Как видно из названия, питательные вещества поступают по системе фертигации данного типа под напором благодаря разнице в давлении. Однако, при внесении безводного аммиака давление не требуется, поскольку в растворе безводного аммиака давление образуется естественным путем.

Сила давления зависит от типа системы: в спринклерных системах давление выше, а при капельном поливе – ниже. При использовании удобрений с агрессивными компонентами агрономы учитывают влияние коррозии на металлические части системы, а также вероятность возникновения химических ожогов растений.

Фертигация капельным поливом является наиболее эффективным вариантом, поскольку:

• доставляет питательные вещества непосредственно в прикорневую зону, что оптимизирует расход воды и удобрений;
• не требует высокого давления, в отличие от других способов фертигации;
• предусматривает различные опции настройки автоматизированного управления.

EOSDA Crop Monitoring И Управление Системами Точной Фертигации

Современные системы фертигации имеют широкий спектр возможностей индивидуальной настройки. Данное преимущество избавляет фермеров от необходимости обрабатывать все поле, поскольку чаще всего потребности культур в питательных веществах на разных участках поля отличаются. Как правило, нормы внесения удобрений при фертигации зависят от многих факторов, таких как:

• тип культуры;
• стадия развития;
• тип почвы;
• класс удобрения;
• концентрация раствора;
• влажность почвы;
• температура почвы;
• осмотический потенциал;
• влияние фертигации на активность микробной биомассы.

Фермеры могут разделить каждое поле на несколько зон вегетации (до семи) и вручную указать необходимое количество удобрений для каждой зоны. Карты вегетации позволяют сделать важные практические выводы на основе новейших спутниковых данных. EOSDA Crop Monitoring показывает продуктивность полей (или ее отсутствие) с помощью легенды, где участки поля с разной продуктивностью отображены разными цветами. Так, зеленым обозначены участки с самой здоровой вегетацией, а красный сигнализирует о наименее здоровых культурах и необходимости принятия срочных мер.

Возможной причиной отклонения от нормы развития может быть дефицит питательных веществ. Так, зеленые зоны требуют минимального внесения удобрений, в то время как на красных зонах количество удобрений должно быть максимальным. Более того, карты вегетации и карты продуктивности упрощают расчеты внесения удобрений, в зависимости от потребностей культур на соответствующих участках. Агрономы вводят объемы удобрений для фертигации в соответствии с потребностями каждой зоны и получают автоматически подсчитанное количество для всего поля.

Правильное распределение и внесение удобрений для фертигации значительно зависит от погодных условий (температуры воздуха, количества осадков, скорости ветра и других факторов). При применении спринклерных систем ветер может уносить разбрызгиваемую воду в неправильном направлении, а высокие концентрации удобрений отрицательно сказываться на состоянии культур (например, вызвать ожоги листьев или плодов).

EOSDA Crop Monitoring предоставляет точные прогнозы погоды до 14 дней. Такая информация помогает аграриям более эффективно планировать фертигационные мероприятия, что позволяет избежать использования химикатов впустую, а также повреждения листьев и плодов растений.

Таким образом, спутниковая аналитика на платформе EOSDA Crop Monitoring помогает в управлении системами точной фертигации на полях в частности и в практике точного земледелия в общем.