Фертигация — преимущества, недостатки и способы применения

Что такое фертигация

Удобрения, растворенные в воде, подаются через оросительную систему. Такой метод внесения носит название фертигация. Его разработали ещё в прошлом столетии, но со временем он только укрепился и распространился по всему миру. В южных регионах распространена фертигация винограда.

Аэропоника

Растения в классическом варианте находятся без грунта при методе — аэропоника. Корни опущены в питательный туман. Снизу они получают питательную смесь методом вспрыскивания. Интервал между распылениями — несколько минут. Пауза даёт возможность насыщать корневую систему кислородом. В гидропонике корни на третью часть находятся в воде, аэропонике — на «парах». Агротехника, используемая в аэропонике, исключает почвенные болезни и атаку вредителей.

Биохимический механизм

Фертигация – Корневая подкормка – один из способов внесения удобрений, при котором усвоение элементов питания происходит путем поглощения их корневой системой растения.Подробнее при переходе по ссылке»>корневая подкормка и Некорневая подкормка (внекорневая подкормка)– один из способов внесения удобрений, при котором усвоение элементов питания происходит при помощи листьев растения.

Применяется для обеспечения растений питательными элементами в периоды интенсивного роста.

Подробнее при переходе по ссылке

«>некорневая подкормка, проводимые одновременно. Питательные элементы поглощаются всеми органами растений – и корнями, и листьями.

При фертигации проходит как пассивное (неметаболическое), так и активное (метаболическое) поглощение корнями питательных элементов.

Пассивное поглощение – диффузия катионов и ионов из внешнего раствора в эндодерму корней. Активное поглощение – обмен анионов и катионов с затратой энергии метаболических процессов.

Известно, что лучше всего растения поглощают вещества, растворенные в воде (почвенном растворе). Больше энергии они затрачивают на высвобождение элементов, адсорбированных на поверхности почвенных коллоидов, и очень плохо поглощают элементы из твердо растворимых солей. Практически недоступными для растений являются элементы, прочно фиксированные почвой.

Механизмы поглощения минеральных веществ листьями аналогичны механизмам, протекающим в корневой системе. При этом, между корневым и внекорневым питанием у растений наблюдается тесная взаимосвязь. Отмечается положительное влияние Некорневая подкормка (внекорневая подкормка)– один из способов внесения удобрений, при котором усвоение элементов питания происходит при помощи листьев растения.

Применяется для обеспечения растений питательными элементами в периоды интенсивного роста.

Подробнее при переходе по ссылке

«>некорневых подкормок на рост и развитие корневой системы. Одновременно увеличение количества поступающих минеральных веществ через корни способствует улучшению роста и развития растения в целом.

В унисон с развитием капельного орошения, все большие площади осваивает система фертигации. за последние 40 лет в этой области был сделан прорыв в сфере разработки оборудования, сенсоров и контроллеров, программного обеспечения для автоматизации процесса полива и внесения удобрений. внедрение фертигации позволяет оптимизировать условия питания растений, уменьшить нормы удобрений и повысить коэффициенты их использования, снизить затраты человеческого труда и минимизировать негативное влияние на окружающую среду. эти преимущества привлекают как малых фермеров, так и крупных землевладельцев. повышение урожайности и качества продукции дает возможность с лихвой окупить затраты на капельное орошение и фертигацию.

Ирригация быстро занимает просторы сельскохозяйственных земель во многих уголках земного шара. В связи с изменениями климата даже те регионы, которые еще полвека назад считались влажными, сегодня для получения стабильных урожаев требуют применения орошения.

Микроорошение является относительно новым способом ирригации, но тенденции его развития свидетельствуют о высоком потенциале и эффективности. В последние десять лет в Украине капельное орошение стало основной интенсивных технологий выращивания овощных культур.

Сегодня в Украине, по различным данным, овощи «на капле» выращивают на площади от около 35 тыс. га. При этом по расчетам Института водных проблем и мелиорации НААН Украины, это только 30–40% от потенциальной необходимости, и к 2025 году площади капельного орошения в овощеводстве открытого грунта будут составлять от 60 до 75 тыс. га.

Наряду с развитием систем микроорошения, все больше площадей удобряются с помощью системы фертигации (внесение удобрений с поливной водой). Это стало необходимым ввиду того, что при таком способе полива уменьшился объем орошаемой почвы, и другие методы внесения удобрений стали малоэффективными.

При фертигации элементы питания поставляются в увлажненную корнеобитаемую среду, где корни наиболее активно их поглощают. Со своей стороны, для применения фертигации система микроорошения оказывается наиболее эффективной, так как в этом случае частота операций внесения удобрений при поливе может быть легко контролируема.

При внесении удобрений через систему микроирригации появляется возможность распределить удобрения наиболее равномерно, вносить их в сроки, наиболее соответствующие потребностям растений, при этом значительно снизить затраты труда и нормы внесения, что позволяет сэкономить на удобрениях.

Фертигация дает возможность использовать непродуктивные для традиционных методов почвы – засоленные, песчаные почвы, склоны гор и др. Использование системы фертигации помогает фермеру выбрать наиболее подходящее удобрение для его конкретной почвы, источника поливной воды, требований растения и климатических условия, что способствует получению высоких урожаев продукции с отличными показателями качества и, в то же время, предотвращению возможного загрязнения окружающей среды.

Основные преимущества от использования фертигации могут быть сформулированы следующим образом: (1)фертигация дает возможность гармонизировать поступление воды и элементов питания; (2) удобрение может быть внесено, когда в нем есть необходимость, независимо от погодных и организационных условий; (3) более равномерное внесение по сравнению с другими способами при равных других условиях; (4) снижается уплотнение почвы и механическое повреждение растений, неизбежное при прохождении техники по полю; (5) снижаются нормы удобрений на единицу продукции, поскольку коэффициент их использования повышается по сравнению с другими методами подкормки; (6) снижаются потери удобрений, которые имеют место при внесении удобрений в почву (иммобилизация, вымывание, газообразные потери), поскольку удобрения вносятся небольшими дозами; (7) снижаются затраты на внесение удобрений; (8) элементы питания в растворе находятся в ионном виде, единственно доступном для растений; (9) фертигация дает возможность полностью контролировать не только содержание, но и соотношение между всеми необходимыми элементами питания, с учетом потребности конкретной культуры на каждой стадии развития; (10) при правильно подобранном составе очень маловероятен переизбыток элементов питания и их токсическое влияние на растения; (11) фертигация – наиболее подходящий метод внесения удобрений в защищенном грунте.

Подходы фертигации очень разнятся от простого использования поливной воды для поставки растениям основных элементов питания (NKP) в несколько внесений на протяжении сезона, делая основную ставку на поступление всех остальных элементов из почвы, до обеспечения растений всеми элементами в малых дозах на протяжении всего периода вегетации, часто даже ежедневно.

Через систему фертигации могут быть внесены все необходимые для растений элементы питания. Однако чаще всего вносят макроэлементы – азот, фосфор и калий, реже – кальций и магний. Микроэлементы также могут быть успешно внесены через систему фертигации, но их часто вносят в виде внекорневых подкормок, поскольку потребность в них невысока.

Наряду с очевидными преимуществами, фертигация не лишена и некоторых недостатков: (1) компоненты удобрений могут оказаться коррозийно-опасными для ирригационного оборудования; (2) при неправильном смешивании может образовываться осадок, негативно влияющий на работу оборудования; (3) органичен выбор удобрений по сравнению с другими методами внесения, а также их более высокая цена; (4) чрезмерный полив может приводить к передвижению элементов удобрений по поверхности или профилю почвы и попаданию в почвенные и наземные воды; (5) требует дополнительных затрат на оборудование, необходимое для растворения и введения удобрений в поливную воду; (6) требует высокого уровня менеджмента, постоянного мониторинга состояния посевов, а также высококвалифицированных кадров, способных понять потребности культуры.

Четыре «кита» успешной фертигации

При выборе удобрений для фертигации должны быть учтены следующие четыре основных фактора (Kafkafi, 2005): (1) характеристика растения и его стадия роста и развития, потребность в элементах питания, антагонизм и синергизм между ионами; (2) свойства почвы (субстрата); (3) качество воды; (4) характеристика, доступность и цена удобрений, их совместимость между собой и с используемой водой.

 (1) Характеристика растения, его стадия развития, потребность в элементах питания

Состав фертигационного раствора подбирается с учетом потребностей культуры, фазы развития, субстрата. Для каждой культуры разработаны потребности в том или ином элементе питания на разных стадиях развития. Как правило, жизненный цикл растения разбивается на периоды, требующие особых подходов к поливу и внесению удобрений.

Для цветущих растений это чаще всего три периода: (1) от всходов (высадки рассады) до цветения; (2) от цветения до формирования первых плодов; (3) от формирования первых плодов до конца плодоношения. Для растений, у которых продуктивными являются вегетативные органы (капуста, лук), выделяют два периода: (1) от всходов (высадки рассады) до начала формирования продуктивных органов; (2) от начала формирования продуктивных органов до технологической спелости.

При этом необходимо помнить, что при поглощении растениями элементы питания вступают во взаимодействия, проявляющиеся как антагонистические или синергетические. Например, при избытке магния растения хуже поглощают кальций, а при избытке хлора – нитрат-ионы.

Важно учитывать и отношение растений к наличию в удобрении хлора, а также к соотношению между аммонийным и нитратным азотом.

(2) Почвенные условия

Для растений, выращиваемых на почве, почвенная диагностика является необходимым условием, позволяющим мониторить как засоленность почвы, так и возможность почвы поставлять элементы питания растениям. Разница между потребностями растений и возможностями почвы их обеспечить покрывается за счет применения удобрений.

При выращивании растений на субстрате анализ питательного статуса всех компонентов системы важен как для корректировки фертигационных программ, так и для диагностики условий питания растений и предупреждения возможного дефицита.

Щелочные почвы характеризуются высоким содержанием карбонатов кальция и избытком ионов Са в почвенном растворе, высоким уровнем нитрификации, а также некоторой ретроградацией (фиксацией) внесенного фосфора. На этих почвах эффективны все формы азотных удобрений, и даже карбамид, оказывающий значительное повышение рН в зоне внесения, может быть безопасно использован в системе капельного орошения.

Аммоний удобрений обменно фиксируется глинистыми частичками, не оказывая токсического влияния на корни растений, что делает возможным использовать любые аммонийные удобрения. Также нет ограничений в выборе калийных удобрений и всех других макро- и микроудобрений, внесенных в хелатной форме, кроме Fe2 : комплекс железа с EDTA теряет устойчивость при рН выше 6,5, а Fe-DTPA рекомендован для почв с рН до 7,5, поэтому для щелочных почв выбор должен быть сделан в пользу Fe-EDDHA, стабильного при рН до 9,0.

Кислые почвы характеризуются повышенным содержанием ионов Al, низким Са, замедленным уровнем нитрификации, сильной фиксацией подвижного фосфора, внесенного с удобрениями. Азотные нитратные удобрения способствуют некоторому повышению рН в зоне ризосферы в связи с поглощением нитрат-иона растениями, что уменьшает токсический эффект ионов алюминия и способствует росту корней.

Важным параметром является и температура почвы. Например, в условиях теплиц при высокой температуре корнеобитаемого слоя почвы аммонийный азот может вызвать повреждение корней, поскольку на его связывание будут использоваться углеводы, необходимые для повышенного дыхания корней, тогда как при низкой температуре такого эффекта не наблюдается.

Гранулометрический состав почвы влияет на направление и скорость движения воды, на поглощение элементов питания и возможные риски их вымывания.

Гидропонные системы и фертигация

Разнообразие гидропонных систем подразделяют на две группы: пассивные, активные. Первая группа работает по принципу фитильного метода. Конструкция работает без электричества, шума. Под корнями находятся фитили. Капиллярным способом растения втягивают питательную смесь.

Главное, не забывать наливать жидкость в большую ёмкость. Она размещается на 15 см выше, чем растения. Пассивное оборудование хорошо для медленно растущих насаждений. Активно растущей флоре влаги не будет хватать. Для внесения удобрения пассивные системы пригодны, но с внесением пестицидов они могут не справиться

В активных конструкциях присутствует насос или помпа для принудительного распределения питательной смеси. Среди них выделяют следующие системы:

1. «Прилив-отлив». Простой принцип работы, но уже устаревший. Резервуар наполняется питательной смесью и сливается в другую ёмкость. При помощи помпы или насоса распространяется на субстрат. При переливе получается сквозняк. Он насыщает смесь кислородом, который при попадании на корневую систему выталкивает углекислый газ. Специальные датчики дают сигнал, что питательный раствор закончился и вновь происходит наполнение. На основе его разработаны новые модификации.
2. Плавающая платформа. Растения находятся на поверхности ёмкости с маточным раствором. Внутрь смеси вмонтирован распылитель для насыщения смеси кислородом.
3. Капельный полив. Под каждый куст подведены трубы малого диаметра, через которые капельным путём попадает маточный раствор. Излишки влаги вновь сливаются в ёмкость для вторичного использования.
4. Питательный слой. Растения в ёмкостях находятся под наклоном. Внизу проходит труба с постоянным поступлением маточной смеси, который постоянно сливается по наклону для повторного применения. Растения без субстрата. Корни касаются воды в трубе.

Общим недостатком активных конструкций перед пассивными установками, является зависимость от электроэнергии.

Какие удобрения можно использовать для фертигации

Эффективность фертигации зависит от правильного подбора удобрений. Здесь учитываются различные факторы:

1. Реакция почвы на кислотность, щёлочь. Кислотным грунтам не рекомендуется вносить аммофос, фосфорную кислоту, сульфат аммония. К щелочным почвам применяют любые азотные компоненты, Карбамид (мочевину) и микроэлементы.
2. Важен показатель кислотности воды. Оптимальная реакция 5,5–7. Если есть отклонения в меньшую сторону, используют ортофосфорную кислоту, при увеличении нормы — азотную кислоту.
3. Совместимость питательных веществ между собой.
4. Растворимость компонентов без осадка.

На протяжении роста требуются различные подкормки по назначению, индивидуально для каждого растения. Цветущие растения имеют три периода подкормок: до цветения, период завязи плодов, плодоношение. В каждый промежуток лидирует дозировка главных компонентов: азота, фосфора, калия. При первой подкормке преобладает азот, второй — фосфор, третьей — калий.

Видео о фертигации томатов через систему капельного орошения:

Недостатки

Метод фертигации имеет и минусы:

Область применения

Фертигация успешно применяется в выращивании растительных культур. Для этого используются пассивные или активные гидропонные конструкции. В первой группе используется фитиль, по которому растение получает влагу. Среди активных конструкций используются системы с утоплением или «прилив-отлив», баллонная система, «Вентури», инжекторные насосы, гидропоника. Все системы работают от электричества принудительно при помощи насосов.

Высокотехнологическая система фертигации — аэропоника. Растения выращиваются без почвы. Метод успешно применяется в производственных масштабах. Умелые огородники применяют аэропонику на маленьких территориях. Причём установки делают своими руками.

Особенности использования некоторых удобрений

При фертигации рекомендуется применять хорошо растворимые в воде сухие удобрения.

Азотные удобрения – мочевина, аммиачная селитра. Они обладают высокой растворимостью и не образуют шлама.

Фосфорные удобрения – аммофос, двойной суперфосфат. Аммофос хорошо растворим. Незначительное количество образующегося шлама имеет тонкодисперсную структуру.Низкая концентрация раствора исключает его агрессивность к металлу.

Калийные удобрения – хлористый калий. Хорошо растворим и нейтрален по отношению к другим элементам.Качество и полнота растворения удобрений зависит от очередности засыпки разных видов удобрений в емкость. Рекомендуется сначала растворять двойной суперфосфат, а затем калийные и азотные удобрения.

Преимущества

Фертигация характеризуется рядом положительных моментов:

• Равномерное распределение жидких удобрений по сравнению с сухим внесением, когда пропускаются целые участки. Питательные вещества впитываются полностью, чем экономит количество подкормок.
• Погодные условия не влияют на сроки внесения. Удобрения вносят при необходимости.
• Окружающая среда минимально страдает от химических воздействий, так как питание подаётся прямо под корень, либо в дренажное отверстие.
• Экономит время, деньги. Себестоимость урожая в конечном итоге ниже, так как затраты рабочей силы заменены автоматикой.
• Появляется возможность внесения удобрения во второй половине вегетационного периода. Механическая подкормка в этом периоде затруднена.
• При помощи капельного орошения используются участки с различным рельефом.
• Исчезают требования к форме удобрений. Будут это гранулы, порошок, не важно. Всё равно все компоненты подвергаются растворению.
• Потеря удобрений минимальная.
• Отрегулированная норма исключает передозировку удобрений.
• Фертигацию успешно используют в закрытом и открытом грунте.

Преимущества фертигации

Подача удобрений и других химикатов к растениям с помощью фертигации обладает целым рядом преимуществ перед обработкой возделываемых культур сухими веществами:

Ссылки

Заглавная статья о внесении удобрений: Внесение удобрений – помещение питательных элементов в пахотный слой почвы, в зону развития корневых систем.

Подробнее при переходе по ссылке

«>Внесение удобрений

Все способы внесения удобрений в теме словаря: Способы применения удобрений

Технология

При внесении в почву минеральных комплексных удобрений способом фертигации необходимо растворить сухие удобрения в воде и получить жидкий концентрированный раствор питания. Такой раствор называют маточным.

Маточный раствор вводится в водный поток не более чем в 0,3%-ном соотношении.

При фертигации обычно применяют хорошо растворимые в воде сухие удобрения, но не исключается возможность использования жидких форм тех же удобрений.

Процесс фертигации должен отвечать следующим условиям:

1. Дозаторы должны обеспечивать подачу минеральных компонентов в воду для полива с необходимой частотой и в необходимых количествах.
2. Концентрация удобрений в поливной воде не должна превышать 0,2–0,3 % в сухой и жаркий период. При прохладной или дождливой погоде концентрацию повышают до 0,5 %. При внесении жидких удобрений с водой под зяблевую вспашку концентрацию раствора повышают до 2–3 %.
3. Следует обеспечить отсутствие самотечного сброса маточного и рабочего растворов за пределы орошаемого массива.

Фертигация в растениеводстве

Если рассматривать фертигацию с практической стороны, то её можно представить в виде ёмкости с рабочим (маточным) раствором. Далее, он подключается к оросительной системе различными способами:

• Баллонная установка. Считается простейшей моделью. Сухую смесь высыпают в баллон. От него отходят две шланги. Проточная вода, попадая внутрь баллона, растворяет удобрение, и возвращается в оросительный трубопровод.
• Вентури. Главной деталью является инжекторный насос Вентури. Питательная смесь под давлением попадает в трубы. Оригинальность конструкции в том, что впрыскивание удобрений может происходить из разных ёмкостей. Более точная дозировка в системе позволят использовать для подкормки овощей.
• Инжекторные насосы. Оборудование более дорогое за счёт современных насосов. Система используется на любых почвах и применяется для всех растений. Точность дозировки достаточно высокая. Их применяют для открытого грунта и тепличных построек.
• Фертигация в гидропонике. Культура выращивается без почвы. Корни опущены на третью часть в питательную смесь.

Растению необходимы не только кислород, водород, углерод, но также микроэлементы. Один насос не может справиться с таким заданием. Поэтому в гидропонике конструкция разделена на узлы. Каждый узел должен иметь три насоса для подкормок: два для удобрений, один для равномерного распределения питательной смеси.

Эффективность метода

Главный показатель эффективности метода внесения удобрений – повышение урожайности. Так, по данным Кыргызского научно-исследовательского института ирригации,при применении фертигации в полевых условиях были получены следующие результаты:

Сахарная свекла. Прибавка урожая, по сравнению с внесением сухих удобрений, составила 72 ц/га корней. Одновременно сахаристость плодов увеличилась на 1,9 %.

Семенная сахарная свекла. Прибавка урожая относительно внесения сухих минеральных удобрений составила 7–8 ц/га. Одновременно выход крупных кондиционных семян с диаметром 5,5–4 мм увеличился с 32,2 до 47,5 %. Всхожесть кондиционных семян увеличилась с 77,4 (выращивание с традиционными приемами внесения удобрений) до 81,8–84,6 % при применении фертигации.

Зерновые-колосовые. Прибавка урожая составила 6,3–8,6 ц/га. Качество зерна повысилось: содержание белка увеличилось с 10,3 до 13,1 %, а клейковины – с 20,2 до 25,6 %.

Кукуруза на зеленую массу. Прибавка урожая составила 128 ц/га или 38,2 %.

Кукуруза на зерно. Урожай зерна повышается с 55 до 73 ц/га. Содержание белка увеличивается с 13,2 до 14,1 %, а стекловидность – с 32 до 58 % по сравнению с обычным поливом.

Томаты. Прибавка урожая при различных вариантах доз удобрений составила 85, 149 и 157 ц/га. Повышение урожайности – 16,2; 25,3 и 26,3 % по сравнению с контрольным участком, где удобрения вносились в сухом состоянии. Опытным путем было установлено, что при внесении с водой только калийных удобрений урожай томатов повышался на 41,4 ц/га или на 8,6 %. Использование только фосфорной подкормки повысило урожай томатов на 53,6 ц/га или на 10,9 %.