Фертигація: Точне Внесення Добрив На Полях

Фертигація є досить популярною сільськогосподарською практикою. Ця технологія дозволяє економити час, ресурси та зусилля, оскільки внесення добрив та зрошення відбуваються одночасно. Інноваційне програмне забезпечення на основі супутникових технологій та сучасні системи зрошення, що можна підлаштувати під потреби користувачів, дозволяють точно визначити норми добрив для диференційованого внесення. Найефективнішою є крапельна фертигація, за якої до кореневої зоні надходить оптимальна кількість поживних речовин та води. Технологія підходить для сільськогосподарських підприємств будь-якого розміру, оскільки існують великі та дрібні системи з ручним або повністю автоматизованим керуванням.

Що Таке Фертигація?

Фертигація — це технологія, яка передбачає постачання рідких добрив до рослин при зрошенні. У порівнянні з традиційними методами внесення поживних речовин, фертигація виявляється більш ефективною. Зокрема, її переваги включають:

• економію коштів за рахунок зменшення обсягу добрив;
• усунення забруднення природи завдяки зменшенню застосування хімікатів;
• контроль за встановленими нормами добрив;
• боротьбу з ерозією ґрунту;
• оптимізацію витрат води;
• запобігання змиву добрив через сильні опади або зрошення;
• сприяння швидкому росту коренів;
• вплив на мікробну біомасу ґрунту.

У список добрив, що найчастіше використовують для фертигації^{Malhotra, Suresh. (2016). Water Soluble Fertilizers in Horticultural Crops – An appraisal.. Indian Journal of Agricultural Sciences. 86. 1245-1256.} входять нітрат амонію, карбамід-аміачна суміш, нітрат кальцію, тіосульфат амонію, хлорид калію, сульфат калію, нітрат калію, фосфорна кислота, сірчана кислота тощо. Крім постачання поживних речовин, деякі добрива можуть виконувати функції підкислення та підвищити родючість ґрунту.

Як Працює Система Фертигації

Фертигація передбачає внесення водорозчинних добрив через систему точного поливу. Як правило, це робиться за допомогою форсунок і клапана з регулюванням тиску. Системи фертигації відрізняються за кількома параметрами:

• Розмір і масштаб застосування: масштабна фертігація застосовується на великих підприємствах. Відповідно, невеликі системи підходять для невеликих ферм або теплиць.
• Управління: існують ручні та автоматизовані системи управління фертигацією. Таймери можуть бути інтегровані в систему зрошення, що забезпечує фертигацію у встановлений час.
• Способи поливу: затоплення, форсункове зрошення або дощування, крапельна фертигація.

Точність Внесення Та Розпозділ Поживних Речовин При Фертигації

Значною перевагою внесення добрив у воду є розподіл поживних речовин у формі рідини. Таким чином, рослини можуть поглинати їх відразу після внесення, що підвищує їх доступність і ефективність. Коренева фертигація забезпечує оптимальне постачання поживними речовинами кореневої зони з мінімальними втратами. Це істотно зменшує стоки та відходи, особливо через зливи чи повені.

Більшість систем постачання рідких добрив та води оснащені датчиками для вимірювання рівня рН і електропровідності ґрунту. Тобто фермери можуть визначити необхідні норми добрив та налаштувати системи відповідно.

Найбільш типовою та ефективною технікою фертигації є крапельна. Оптимальне використання ресурсів досягається завдяки доставці поживних речовин до кореневої зони, що забезпечує вологу безпосередньо біля кореня рослини.

Як правило, схеми крапельного зрошення є овальними або напівсферичними та розташовані або на поверхні ґрунту або на рівні емітера (залежно від того, проходить стрічка на поверхні чи під нею). Найбільша кількість води (і, відповідно, поживних речовин) буде навколо емітера і під ним. Горизонтальний розподіл вологи зумовлений властивостями ґрунту, нормою і тривалістю поливу відповідно до потреб рослин.

Іншим аспектом, який впливає на розподіл поживних речовин, є їх тип і здатність адсорбуватися компонентами ґрунту. Наприклад, нітрати й сульфати не “прилипають” до частинок ґрунту, а калій і фосфор – навпаки. Зокрема, фосфор утворює сполуки з кальцієм або алюмінієм, а позитивно заряджений калій вступає в реакцію з негативно зарядженою глиною.

Що Потрібно Враховувати Для Успішної Фертигації

Як ми вже говорили, фертигація передбачає подачу рідких добрив через зрошувальну систему. Але при цьому треба врахувати ще кілька таких важливих факторів як розчинність, сумісність, кислотність і солоність (осмотичний тиск) добрив.

Розчинність

Перш за все, добрива для фертигації слід обирати залежно від їх здатності розчинятись у воді. Отже, найкращим вибором будуть:

• тверді добрива, які здатні легко розчинятися;
• рідкі, вже розчинені добрива.

Різні види добрив мають різну розчинність. Більш того, ступінь і швидкість розчинності також пов’язані з температурою. Отже, має значення, чи можуть поживні речовини розчинятися за поточної температури в полі чи ні. Таким чином, слід також враховувати сезон, оскільки швидкість розчинності буде різною навесні та влітку.

Крім того, деякі добрива можуть випадати в осад із розчину при додаванні у високій концентрації до жорсткої води або при зниженні температури, наприклад, у прохолодну пору року чи холодними ночами. Ця властивість враховується при завчасному приготуванні розчинів і їх зберіганні. Осадження характерне для моноамонійфосфату, карбамідфосфату або фосфорної кислоти. Аміачна селітра, калійна селітра, карбамід, фосфорнокислий амоній відносяться до швидкорозчинних водорозчинних добрив.

Однак є ще один важливий аспект, який слід враховувати. Фертигації може містити ендотермічні або екзотермічні розчини, тобто температура розчину або знижується, або підвищується в процесі розчинення. Як правило, більшість азотних добрив поглинають тепло з води, тому температура розчину падає. Отже, процес підготовки розчину триватиме довше, а це означає охолодження рідини та зниження розрахункової концентрації.

У наведеній нижче таблиці можна побачити як співвідносяться розчинна здатність^{Prof. J. Hagin. Fertilization through Irrigation. International Potash Institute. Basel, Switzerland. 2003} деяких сполук синтетичних добрив (г/л) з температурою, що вкрай важливо для успішної фертигації.

Сполука	0°C	10°C	20°C	30°C
Аміачна селітра	0°C1183	10°C1580	20°C1950	30°C2420
Сульфат амонію	0°C706	10°C730	20°C750	30°C780
Нітрат кальцію	0°C1020	10°1240	20°C1294	30°C1620
Діамонійфосфат	0°C429	10°C628	20°C692	30°C748
Дикалійфосфат	0°C1328	10°C1488	20°C1600	30°C1790
Хлорид магнію	0°C528	10°C540	20°C546	30°C568
Сульфат магнію	0°C260	10°C308	20°C356	30°C405
Моноамонійфосфат	0°C227	10°C295	20°C374	30°C464
Монокалійфосфат	0°C142	10°C178	20°C225	30°C274
Хлористий калій	0°C280	10°C310	20°C340	30°C370
Нітрат калію	0°C130	10°C210	20°C320	30°C460
Сульфат калію	0°C70	10°C90	20°C110	30°C130
Карбамід	0°C680	10°C850	20°C1060	30°C1330

Сумісність

При виборі кількох компонентів для фертигації важливо переконатись, що вони можуть взаємодіяти один з одним. Для цього слід дотримуватись наступних правил:

• Готуйте окремі розчини та зберігайте їх в окремих резервуарах, якщо вони можуть вступити в небажану реакцію.
• Не поєднуйте фосфор і сірку з кальцієм.
• Не додавайте хелати до нехелатів.
• Виділяйте хелати з кислот, оскільки вони руйнуються в кислому рН.
• Основними правилами змішування добрив є уникнення осадів і зниження розчинності через хімічну реакційну здатність.

Кислотність

Кислотність розчину викликає корозію, яка псує металеві резервуари та частини зрошувальної системи. Цей параметр оцінюється як рівень pH, який не повинен бути занадто високий або занадто низький. Кислотні розчини мають високу корозійну активність, тоді як лужні рідини становлять ризик утворення осадів. Хімічні речовини на основі хлоридів також відомі корозійними властивостями.

Крім цього, агрономи також враховують реакцію ґрунту на фертигацію. Зокрема, внесення хлористого калію або сульфату калію викликають нейтральну реакцію ґрунту, а нітрат кальцію або нітрат калію — кислотно-основну. Аміачна селітра, карбамід, сульфат амонію, моноамонійфосфат, діамонійфосфат значно підвищують кислотність. Але найбільші показники кислотності ґрунту спостерігаються після внесення фосфорної кислоти.

Осмотичний Тиск

Як правило, поливна вода вже містить сіль, тому додавання солевмісних добрив ще більше сприяє засоленню, а отже впливає і на осмотичний тиск. Негативний осмотичний потенціал ускладнює поглинання води коренями рослин, що призводить до зниження врожаю. Культури, які страждають від осмотичного стресу, не можуть використовувати вологу, навіть якщо вона є в ґрунті, оскільки вона перетікає з менш солоних ділянок у більш солоні. Рослини витрачають більше енергії на поглинання води та поживних речовин з системи фертигації, і якщо осмотичний стрес критичний, вони гинуть. З цієї причини введені добрива повинні створювати якомога нижчий осмотичний тиск.

Як правило, здатність добрив до засолення не вимірюється. Її оцінюють за співвідношенням електропровідності та осмотичного тиску. Для цього, електропровідність і pH кожної хімічної речовини обчислюються і порівнюються. Наприклад, сульфат амонію буде створювати вищий осмотичний тиск у розчині (на кількість загальної поживної речовини), ніж нітрат амонію.

У наступній таблиці наведені властивості добрив: електропровідність (ЕП), pH і концентрація поживних речовин у 10 ммоль/л розчину добрива.

Сполука	Поживна речовина	Концентрація (мг/л)	ЕП (дСм/м)	pH
Аміачна селітра	NutrientN	Concentration (mg/L)280	EC (dS/m)0.7	pH5.5
Сульфат амонію	NutrientN	Concentration (mg/L)280	EC (dS/m)1.4	pH4.5
Аміачна вода	NutrientN	Concentration (mg/L)140	EC (dS/m)0.7	pH5.5
Нітрат кальцію	NutrientN	Concentration (mg/L)280	EC (dS/m)2.0	pH6.9
Діамонійфосфат	NutrientN P	Concentration (mg/L)280 310	EC (dS/m)0.6	pH7.8
Дикалійфосфат	NutrientP K	Concentration (mg/L)310 780	EC (dS/m)1.9	pH9.2
Хлорид магнію	NutrientMg	Concentration (mg/L)240	EC (dS/m)2.0	pH6.8
Сульфат магнію	NutrientMg	Concentration (mg/L)240	EC (dS/m)2.2	pH6.9
Моноамонійфосфат	NutrientN P	Concentration (mg/L)140 310	EC (dS/m)0.4	pH4.7
Монокалійфосфат	NutrientP K	Concentration (mg/L)310 390	EC (dS/m)0.7	pH4.6
Азотна кислота	NutrientN	Concentration (mg/L)140	EC (dS/m)0.7	pH2.0
Фосфорна кислота	NutrientP	Concentration (mg/L)310	EC (dS/m)0.4	pH2.3
Хлористий калій	NutrientK	Concentration (mg/L)390	EC (dS/m)0.7	pH7.0
Нітрат калію	NutrientN K	Concentration (mg/L)140 390	EC (dS/m)0.7	pH7.0
Сульфат калію	NutrientK	Concentration (mg/L)780	EC (dS/m)0.2	pH7.0
Карбамід	NutrientN	Concentration (mg/L)280	EC (dS/m)2.7	pH7.0

Планування Фертигації

Рослини на різних стадіях розвитку потребують різних поживних речовин, але якщо ці речовини внести занадто рано або надто пізно, вони можуть перетворитись на відходи внаслідок стікання або випаровування. Особливо це стосується нітратів, які не затримуються в ґрунті. Що стосується фосфору, то він теж може змиватись, хоча в багатьох випадках близько 50% цього добрива вводиться перед посівом.

Фертигація дозволяє агрономам ефективно забезпечувати культури, а особливо їх кореневу систему, поживними речовинами в потрібній кількості та в потрібний час. Таким чином, ця технологія сприяє росту коренів.

Крім того, використання меншої кількості добрив дозволяє фермерам заощаджувати кошти та запобігати невиправданому засоленню ґрунту через солону воду або добрива.

Також доцільно вносити поживні речовини трохи раніше, ніж культура потребує їх для успішного росту. Як правило, найбільш інтенсивне внесення поживних елементів вимагається під час росту рослин і зменшується або повністю припиняється на етапі збору врожаю. Відстежуючи прогрес розвитку культур, фермери можуть планувати фертигацію.

Сумісність Фертигації З Іригаційними Системами

Існує кілька варіантів проведення фертигації — поверхневе зрошення, зрошення під тиском або без нього — кожен з яких по-своєму впливає на урожай культур.

Поверхневе Зрошення

Поверхневе зрошення — найпоширеніший вид поливу, що застосовується на 90 % усіх зрошуваних земель. Однак цей метод може бути економічно невигідний, оскільки його особливість у тому, що лише 30-70% води досягає активної кореневої зони.

Як правило, фертигація не застосовується при поверхневому зрошенні, оскільки добрива зазвичай подаються через призначені канали у встановлених обсягах. Устаткування містить резервуари з вентилями або отворами для рідких і твердих добрив та відрізняється складністю експлуатації (від ручного до повністю автоматичного).

Напірне Зрошення

Як зрозуміло вже з назви, даний тип поливу передбачає прохід поживних речовин через систему завдяки різниці тиску. Однак якщо використовується безводний аміак, система буде працювати завдяки природному тиску розчину.

Сила напору залежить від типу системи: у спринклерних системах вона сильніша, в крапельних – слабша. При застосуванні агресивного добрива для крапельного зрошення агрономи враховують його корозійну дію на металеві частини обладнання та на самі рослини.

Система крапельної фертигації є найбільш ефективною, оскільки вона:

• доставляє поживні речовини безпосередньо до кореневої зони, що оптимізує використання води та добрив;
• потребує меншого тиску в порівнянні з іншими техніками;
• дозволяє різні налаштування автоматизації.

Точна Фертигація З EOSDA Crop Monitoring

Сучасні системи фертигації передбачають широкий набір функцій та налаштувань. Це дозволяє фермерам обробляти поля не рівномірно, а залежно від потреб конкретних ділянок. Як правило, норми внесення поживних речовин залежать від багатьох факторів^{Green industries best management practices (GI-BMP). Module 5: Fertilizer}:

• вид культури,
• стадія росту,
• тип ґрунту,
• клас добрива,
• концентрація розчину,
• вологість ґрунту,
• температура ґрунту,
• осмотичний потенціал,
• вплив фертигації на мікробну біомасу ґрунту.

Фермери можуть легко розділити кожне поле на декілька зон (від 3 до 7) та вручну встановити відповідну кількість добрив для кожної з них. Карти вегетації дають корисну інформацію на основі останніх супутникових даних. EOSDA Crop Monitoring показує продуктивність поля (або відсутність продуктивності) у різних зонах різними кольорами. Таким чином, зеленим кольором виділені ділянки з найбільш здоровою рослинністю, а червоним — проблемні зони, на які варто негайно звернути увагу.

Можливою причиною проблеми може бути дефіцит поживних речовин. Тобто, зелені ділянки скоріш за все потребують відносно низької норми добрив, тоді як червоні – найбільшої. Карти вегетації та продуктивності також полегшують обчислення внесених добрив залежно від потреб поля. Тобто фермерам потрібно лише ввести необхідні обсяги добрив для кожної зони і система автоматично обчислить загальну кількість добрив для поля.

Правильний розподіл добрив значною мірою залежить від погодних умов (температура повітря, опади, швидкість вітру тощо). У спринклерних системах фертигації вітер може рухати туман у неправильному напрямку, а високі концентрації добрив можуть негативно вплинути на посіви (наприклад, опіки листя або плодів). EOSDA Crop Monitoring пропонує точні прогнози погоди на чотирнадцять днів. А доступ до інформації про швидкість вітру, дозволить спеціалістам з родючості ґрунту ефективніше планувати внесення добрив з поливною водою, уникаючи відходів та пошкодження листя і плодів.

Таким чином, EOSDA Crop Monitoring є надійним помічником у плануванні та коригуванні фертигації. Висока точність завдяки передовому аналізу супутникових даних робить його ефективним інструментом точного землеробства.