Почему необходима фертигация?
Фертигация — внесение в почву растворимых в воде минеральных удобрений. Данный метод в сравнении с основным и междурядным методами внесения удобрений в сухом виде характеризуется более высокой урожайностью и экономической эффективностью. Поэтому наряду с увеличением площадей, орошаемых методом капельного и спринк-лерного орошения, которые превышают 3,5 млн га в разных странах мира, продолжается быстрый рост площадей, на которых используют фертигацию.
Например, в Израиле на 75% всех орошаемых сельскохозяйственных площадей используют фертигацию, с помощью которой в почву вносят более половины всего азота и фосфора и до 70% калия под текущий урожай. В США —стране с самым большим объемом капельного орошения — на площади более 1 млн га коэффициент площадей с фертигацией очень высок и продолжает увеличиваться ежегодно. По данным журнала "New AG International" № 3'02, в 1998 г. площади поливных земель с использованием фергигации в США составляли: под кукурузой — 24% общей площади под культурой; зерновыми — 29%; люцерной — 17%; хлопком — 33%; табаком — 11 %; картофелем — 46%; овощами разными — 23%; томатами — 38%; салатами — 39%; плодовыми — 26 %. ягодниками — 17%.
Ежегодный прирост орошаемых площадей с фертигацией наблюдается в странах с развитым сельскохозяйственным производством. Основной причиной такого роста фертигации является более эффективное усвоение растениями удобрений. Так, при расчетах норм внесения элементов питания делают расчет норм выноса элементов питания с урожаем, при этом используют коэффициенты, учитывающие степень усвоения растениями удобрений. Для азотных удобрений в основном внесении используют коэффициент на норму удобрений под вынос с урожаем, равный 1,2, при фертигации — 1,1. Для фосфорных, соответственно, 1,9—2,25 и 1,6. Для калийных — 1,6—1,8 и 1,2—1,4. Это первая экономия удобрений. В свою очередь, фертигация повышает эффективность водопользования, так как при одинаковом водопользовании на 1 га урожайность при фертигации значительно выше, а себестоимость единицы продукции ниже.
Средние показатели урожайности при фертигации, в сравнении с традиционными методами внесения удобрений (основное внесение и подкормки в междурядья), в условиях интенсивной культуры приведены в табл. 12.1
Разницу в урожайности можно объяснить не только постоянной оптимизацией режима влажности почвы (без переливов или недоливов воды), но и постоянным определенным уровнем концентрации солей в почвенном растворе и, в связи с этим, оптимальной доступностью элементов питания и усвоением их корневой системой, сбалансированным соотношением в поливном растворе МРК, в том числе по периодам выращивания, когда это соотношение необходимо изменять.
В этой системе очень важно и то, что нормы внесения удобрений рассчитывают в кг/га на день. По сути, это оптимизированная система питания, направленная на усвоение больших количеств NРК растением, и как следствие — высокая урожайность. То есть тот, кто хочет получить максимально высокий экономически обоснованный урожай, должен наряду с оптимизацией водного режима постараться обеспечить большое поступление удобрений в растение — основу высокого урожая. Без оптимального усвоения удобрений нет высокой урожайности.
В результате применения фертигации ускоряется окупаемость капитальных и других затрат на выращивание продукции, а в дальнейшем — повышение уровня рентабельности.
По мнению Европейской ирригационной ассоциации, капельное и спринклерное микроорошение, как основной тип ирригации сельскохозяйственных культур, потенциально может способствовать увеличению производительности растениеводства, сохранению природных ресурсов (земли и воды), экономии удобрений, не нанося при этом вреда окружающей среде.
Актуальность этих проблем бесспорна. При осуществлении проекта фертигации необходимо правильно выбрать систему подачи удобрений в поливную воду. Поскольку эта система объединяет ряд основополагающих агрономических параметров (тип почвы, необходимость в достаточно точном управлении фертигацией, с учетом солевой чувствительности культуры и стоимости используемых удобрений), экономических показателей стоимости системы фертигации, практических условий по использованию определенных марок удобрений, возможность использования обслуживающего персонала, возможность автоматизации этих систем в процессе расширения производства, — правильный подбор оборудования особенно актуален.
СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ
ПОДАЧИ УДОБРЕНИЙ
В настоящее время используют три системы подачи удобрений в поливную систему. Рассмотрим положительные и отрицательные показатели применения этих систем.
Система емкостей, работающих под давлением. Система для внесения сухих растворимых удобрений с использованием емкостей вместимостью 60 - 220 л — это так называемое непропорциональное внесение в воду удобрений при постоянном их растворении. Эту систему еще называют балонной.
Данный способ предполагает закладку растворимых удобрений в сухом виде в емкость для растворения их поступающей на орошение водой. Часть оросительной воды поступает в емкость с сухими удобрениями, растворяет их, после чего возвращается в магистральный поливочный трубопровод. Основным недостатком этой системы является то, что площадь внесения удобрений за одну операцию ограничена объемом удобрений в баке, рассчитанных на эту операцию.
Система позволяет легко менять марки используемых удобрений, устанавливать различные нормы внесения под любые культуры в процессе полива одного участка с разными культурами.
Внесение удобрений основано на количественном параметре (норме) отличается невысокой точностью, неравномерностью внесения удобрений в пределах поля. Но эта система достаточно эффективна для внесения удобрений под многолетние культуры, такие как плодовые, а также культуры овощные и другие растения на тяжелых и средних по мехсоставу почвах.
Система проста в эксплуатации и обслуживании. Заправка бака может проводиться на 2/3 объема. Внесение удобрений следует проводить в течении первых двух третей времени полива, что обеспечивает хорошую промывку систем капельного полива остальной водой.
Система Вентури. Данная система работает на основе насоса инжекторного типа Вентури. Это отсасывающее устройство, которое в свою очередь подает раствор удобрений в систему трубопровода. Для этой системы используют только жидкие удобрения в виде маточных растворов повышенной концентрации. Данная система несколько сложнее предыдущей, но проста в обслуживании, поскольку в ней отсутствуют подвижные детали, и относительно недорогая.
Внесение удобрений осуществляется после начала подачи воды по системам капельного полива. Система хорошо обеспечивает небольшую подачу растворенных концентрированных удобрений с большой точностью их подачи в рабочий раствор. Эта система пригодна для пропорциональной ( вола, маточный раствор) фертигации.
Система Вентури достаточно точна по количеству подаваемых удобрений и компромисна по технологии питания растений, поэтому вполне подходит для фертигации овощных культур.
Система инжекторных насосов разных типов. Данная система самая современная и точная, хотя и более дорогая по сравнению с предыдущими.
Система предназначена для внесения только жидких, обычно концент-
рированных растворов удобрений соответствующего состава и концентрации в поливную воду. Насос отбирает раствор удобрений из емкости и впрыскивает (вносит) его под давлением в магистральный трубопровод. Количество впрыскиваемого раствора легко регулируется. В системах ирригации в открытом грунте насосы такого типа работают от давления воды в системе полива. Существуют насосы, которые могут вносить разные растворы, в том числе кислоты, из различных емкостей с удобрениями. С агрономической и технической точки зрения это является идеальным решением всех проблем выращивания любого уровня урожая на любом типе почвы и с любой систе-
мой орошения.
Дозирующие насосы — оптимальное решение для теплиц при интенсивном выращивании овощей и цветов. Иногда они являются необходимыми или экономически допустимыми для выращивания овощей и многолетних насаждений в открытом грунте. В этом случае используются разные типы насосов, работающих от давления воды магистральных трубопроводов.
Насос ТМВ-50 может работать в режиме 15—250 л/ч, ТМВ-600 — в режиме 50—600 л/ч.
В последнее время на мировом рынке появилось много моделей инжекторов — дозаторов подачи удобрений в поливную магистраль. Инжекторы пропорционального типа подают точно определенное количество растворенных удобрений в определенное количество воды, подаваемой на орошение.
Основным преимуществом такой технологии дозирования раствора минеральных удобрений является принцип пропорциональности внесения удобрений в процессе полива, что обеспечивает постоянное внесение необходимого количества удобрений на планируемую площадь, независимо от расхода поливной воды или же давления в системе орошения. Эти инжекторы имеют различную производительность и подбираются при монтаже системы полива под необходимую программу фертигации.
На основе использования дозаторов "Дозматик" и подобных им комплектуются мобильные дозирующие устройства. В случае необходимости комплектуются дозаторы-миксеры, которые из разных емкостей вносят разные виды несовместимых в одной емкости удобрений (кальциевая селитра и сернокислые удобрения, кислота для подкисления воды и промывки капельных линий).
Как видим, рынок Украины предлагает множество устройств для внесения удобрений методом фертигации в малых и больших хозяйствах. Более высокая стоимость водорастворимых удобрений и дополнительные затраты на оборудование для фертигации быстро окупаются высокими урожаями всех выращиваемых с микроорошением культур, в первую очередь овощных, картофеля, плодовых, ягодных, винограда, хмеля и ряда других культур.
Фертигация очень перспективна при выращивании семян различных овощных, цветочных культур, семенников сахарной свеклы на селекционных участках различных сельскохозяйственных культур.
Фертигация — наиболее эффективная и короткая дорога к росту урожайности, уменьшению затрат водных ресурсов на единицу продукции, улучшению экономических показателей в условиях интенсивного сельскохозяйственного производства.
МЕТОДЫ ФЕРТИГАЦИИ
Совместное нормированное внесение в почву воды и удобрений является организационной, технологической и экологической основой оптимизации условий выращивания высоких урожаев сельскохозяйственных культур и повышения их качества. В основу этого метода положено использование различных систем капельного орошения с одновременной подачей раствора удобрений, что позволяет постоянно поддерживать влажность почвы в оптимальной пропорции в системе "вода — воздух" в почве и подавать растениям удобрения небольшими дозами. Это способствует повышенной их усвояемости, меньшей выщелачиваемости в сравнении с традиционными методами внесения и ирригации и, как результат, более высокому ко-эффициенту усвояемости удобрений растениями.
Кроме того, такая система ирригации с фертигацией позволяет вносить сбалансированное количество азота, фосфора, калия и других элементов питания, с учетом фаз роста растений. Подача растворов удобрений с поливной водой приводит к более равномерному распределению их во всем увлажняемом слое. Капельноувлажняемый слой почвы в зоне основной массы корней имеет определенный горизонтальный и вертикальный размеры, в зависимости от типа почв и дозы полива. При фертигации увлажняют не всю поверхность почвы участка, а полосы определенной ширины, что позволяет экономить воду, препятствует росту сорняков в неувлажняемых полосах, уменьшает затраты на поддержание почвы в чистом от сорняков состоянии.
При использовании капельного орошения осуществляются точное дозирование поступления всех находящихся в растворе удобрений, в том числе с помощью систем автоматического регулирования количества подаваемых удобрений, и контроль электропроводности, контроль показателя заданного уровня рН рабочего раствора, контроль количества раствора на единицу площади орошения.
Фертигацию проводят в течение всего цикла полива или в середине — конце его, но так, чтобы в конце цикла фертигации подавать чистую воду для промывки системы капельного полива в зависимости от механического состава почвы.
Основные преимущества фертигации перед традиционными методами внесения удобрений следующие:
• позволяет поддерживать в почвенном растворе необходимый уровень концентрации элементов питания в почвах с низкой поглотительной способностью и бедных запасными питательными веществами;
• экономит затраты труда и энергии на внесение удобрений; в отличие от обычной ирригации с использованием больших доз полива позволяет не только эффективно использовать удобрения, но и предотвращать загрязнение грунтовых вод, что не создает условий для вторичного засоления почвы.
Применение фертигации основано на соблюдении определенных требований к использованию удобрений. Для фертигации используют только полностью растворимые удобрения, свободные от высоких доз натрия, хлора и других вредных примесей. Простые и комплексные удобрения, широко ис-
пользуемые для фертигации: КNО3, с соотношением N : Р2О5, : К2О — 13 : 0: 46,
КmgNO3, -12 : 0 : 43 + 2-3% МgО, Мg(NО3)2; 6Н2 0 - 11 : 0 : 0 + 15 Мg0,
КН2РО4 - 0 : 52 : 34, K2SO4 -0:0:51, Са(NОз) 2; - N - 15,5%, СаО - 28,2 %,
полихелаты микроудобрений, комплексные удобрения различных марок, обогащенные микроэлементами в полихелатной форме.
Из удобрений, выпускаемых в Украине, для фертигации пригодны: аммиачная селитра, мочевина, калийная селитра. Другие виды отечественных удобрений можно использовать для основного внесения в почву при ее подготовке к выращиванию растений.
Некоторые виды отечественных удобрений можно использовать в виде водных вытяжек, так как они не полностью растворяются в воде. Это не только трудоемко при больших объемах производства, но и требует постоянного агрохимического контроля для определения растворенной части удобрения и получения эффективных доз вносимых удобрений.
Кроме того, следует учитывать возможность химических реакций в растворе удобрений, что может вызвать нежелательное осаждение карбонатов кальция и магния, оксидов железа и др. Некоторые виды удобрений могут давать подобные соединения. Следует избегать образования и содержания в почвенном растворе таких вредных соединений, как Na2СО3, NаНСОз, NаС1,Na2SO4, МgС12, СаС12, находящихся в воде. Использование высококачественных полностью растворимых удобрений, несмотря на их более высокую цену, организационно и экономически эффективно еще и потому, что эти удобрения имеют повышенное количество элементов питания (полностью
усваиваются растениями из почвы, например, монокалийфосфат — 52% Р205;
и 34% К20 или комплексные удобрения на основе нитратного азота — различные виды селитр: калийная, кальциевая, магниевая и другие).
В Украине в открытом грунте фертигация начинает широко использоваться для интенсивной культуры овощей, винограда, плодовых. В защищенном грунте она применяется для грунтовой и малообъемной культуры овощей и цветов. Однако следует учесть, что буферная емкость грунта и насыпных субстратов резко отличается емкостью поглощения, поэтому нельзя переносить методы фертигации при малообъемной культуре на полевые культуры, где уровни внесения удобрений в различных условиях выращивания будут иными. Количество элементов питания в единице объема субстрата зависит от показателя кислотности почвы, количества почвы на одно растение, потребности отдельных видов растений в удобрениях за весь период
выращивания, а также в отдельные периоды и фазы роста.
Емкость поглощения элементов питания при почвенной культуре зависит от величины показателя кислотности почвы, концентрации солей в почвенном растворе, определяемой в единицах ЕС в мСм/см, количества глинистых и илистых частиц в почве (далее термин -глинистые частицы).
Программа фертигации должна учитывать тип почвы и наличие в ней доступных для растений подвижных форм основных элементов питания. На основании агрохимических анализов по стандартным методикам и планируемого уровня урожайности составляют программу внесения удобрений. Она может основываться только на применении фертигации или внесении частиудобрений при подготовке почвы — основное внесение + фертигация, Меж-
дународная практика фертигации показывает, что на песчаных и супесчаных почвах все удобрения лучше вносить методом фертигации. На средних по механическому составу (легко - и среднесуглинистых) почвах при низком уровне содержания элементов питания совмещают основное внесение удобрений с фертигацией, а при среднем и высоком уровне обеспеченности элементами питания применяют только фертигацию. На тяжелых по механическому составу почвах — различных типах черноземов и тяжелосуглинистых оподзоленных почвах — при низком и среднем уровне обеспеченности элементами питания применяют совмещение основного внесения удобрений с фертигацией, при высоких показателях количества макроэлементов
применяют только фертигацию. Обычно в основное внесение дают до 10% азота, 40% фосфора и 30% калия. Для основного внесения можно использовать различные виды плохо растворимых удобрений: суперфосфат, аммофосы, хлористый калий, нитроаммофоска и другие.
ОСОБЕННОСТИ УДОБРЕНИЯ