Tüm Yazılar
Автоматизация удобрения и орошения
Что такое фертигация?
Фертигация — это совместное проведение орошения и внесения удобрений. Таким образом удовлетворяются как потребности растения в питательных веществах, так и потребности в воде. Следовательно, растение может легко получать доступ к питанию в течение всего периода роста. С другой стороны, предотвращается накопление вредных веществ в почве. Эффективность использования воды и удобрений важна как с экономической, так и с экологической точки зрения. Чрезмерный полив и внесение удобрений приводят к загрязнению подземных вод вследствие глубокого просачивания. По этой причине сочетание капельного орошения и фертигации считается экологически чистым методом ведения сельского хозяйства. Это помогает защитить почву, водные ресурсы и экосистемы в долгосрочной перспективе и способствует продвижению устойчивого сельского хозяйства.
Этот метод может использоваться практически во всех методах орошения, но когда речь заходит о фертигации, первым на ум приходит метод капельного орошения. Причиной этого являются трудности, встречающиеся в других методах орошения. При поверхностном орошении, если выравнивание участка выполнено не идеально, успешное внесение удобрений невозможно. При дождевании же, в случаях высокой концентрации удобрений, это может вызвать некоторые заболевания и повреждения листьев растений. Учитывая эти условия, при упоминании фертигации первым делом вспоминается метод капельного орошения.
Преимущества метода фертигации
Преимущества метода фертигации можно перечислить следующим образом:
- Так как удобрения подаются вместе с водой в корневую зону растения, лишние удобрения не вносятся туда, где нет развития корней.
- За счет внесения меньшего количества удобрений и воды методом фертигации снижаются как производственные затраты, так и загрязнение подземных вод.
- Обеспечивается точная и равномерная подача питательных веществ в корневую зону. Таким образом, обеспечивается контроль воды и питательных веществ в почве, предотвращаются потери питательных веществ из-за вымывания и поверхностного стока.
- Обеспечивает экономию энергии и трудозатрат.
- Повышается урожайность и качество продукции.
- Снижается воздействие применяемых химикатов на исполнителей.
- Обеспечивает возможность внесения удобрений при необходимости без ввода техники на поле.
- Повышает эффективность удобрений за счет улучшения доступности солевых питательных элементов.
- Снижает негативное воздействие сточных вод.
- Потери удобрений из-за вымывания сводятся к минимуму.
- Так как верхняя часть растений не смачивается, борьба с болезнями становится легче.
- При желании одновременно можно применять подходящие средства защиты растений и другие химические вещества.
- Подходит для автоматизации.
Инжекторы, используемые при удобрении методом фертигации
Инжекторы, используемые при удобрении методом фертигации:
- Бак для удобрений
- Поршневой насос
- Инжекторная система Вентури
Фертигация с простым баком для удобрений: Этот бак представляет собой цилиндрический металлический бак под давлением, покрытый эпоксидной краской, устойчивый к давлению в системе орошения, и подключается к трубе управления давлением в качестве байпаса. Бак для удобрений работает за счет разницы давлений, создаваемой частичным закрытием задвижки на трубопроводе между входом и выходом бака. Часть потока воды отводится от основной магистрали и поступает в бак снизу. Этот поток воды смешивается с раствором удобрения, и разбавленный раствор подается в систему орошения. Концентрация удобрения в начале высокая, а в конце работы очень низкая.
Поршневой насос: Этот тип инжектора получает питание от давления воды в системе и может быть установлен непосредственно на магистральную линию, а не на байпасную линию. Поток воды в системе орошения приводит в движение поршни, и система работает, подавая раствор удобрения из бака в систему, поддерживая постоянную скорость впрыска. В зависимости от давления в системе орошения скорость впрыска варьируется от 9 до 2500 литров/час. Эти инжекторы, изготовленные из прочного пластика, доступны в различных моделях и размерах. Поршневые насосы намного дороже инжекторов типа Вентури.
Инжекторная система Вентури: Этот инжектор основан на принципе трубки Вентури. Требуется разница давлений между входом и выходом инжектора. По этой причине он подключается к байпасному устройству, установленному над открытым баком с раствором удобрения. Скорость впрыска инжектора типа Вентури очень чувствительна к изменениям давления, и для стабильного впрыска иногда требуются небольшие регуляторы давления. Потери на трение составляют примерно 1,0 бар. Инжекторы Вентури изготавливаются из пластика размером от 1/2 до 2 дюймов и со скоростью впрыска 40-2000 литров/час. По сравнению с другими инжекторами, инжекторы Вентури относительно дешевле.
При выборе удобрения для фертигации следует учитывать 4 основных фактора:
- Вид растения и период роста
- Почвенные условия
- Качество воды
- Доступность / усвояемость удобрения и цена
Абсолютно необходимые питательные вещества для растений при фертигации
Для здорового развития растениям необходимы определенные вещества. Эти минеральные вещества, в которых нуждаются растения, называются абсолютно необходимыми питательными веществами. Отсутствие одного или нескольких из этих веществ в среде выращивания приводит к тому, что растения не могут завершить свое нормальное развитие. Это вызывает потерю урожайности и качества продукции. Этими питательными веществами являются:
| Абсолютно необходимые питательные вещества | |||
|---|---|---|---|
|
Углерод (C) |
Калий (K) |
Медь (Cu) |
Водород (H) |
|
Сера (S) |
Марганец (Mn) |
Кислород (O) |
Кальций (Ca) |
|
Молибден (Mo) |
Азот (N) |
Магний (Mg) |
Бор (B) |
|
Фосфор (P) |
Железо (Fe) |
Хлор (Cl) |
Натрий (Na) |
При совместной оценке всех этих факторов становится ясно, что наши сельскохозяйственные угодья находятся не в таком хорошем состоянии с точки зрения урожайности, как принято считать. Для ведения сельского хозяйства в научном смысле необходимо хорошо знать свойства почв и составлять программы удобрения в соответствии с ними.
Часто используемые азотные удобрения:
Нитратные удобрения: Также доступны удобрения в форме нитрата кальция, нитрата калия и нитрата магния, содержащие азот в нитратной форме. Концентрированная азотная кислота (HNO3), используемая в тепличном производстве как для снижения уровня pH поливной воды, так и для устранения засоров в системе капельного орошения, содержит 17% азота (N) по объему.
Аммонийные и нитратные удобрения (15 – 34,5 % N): Это удобрения, содержащие азот как в аммонийной (NH4), так и в нитратной (NO3) формах. В нашей стране производятся аммиачно-нитратные удобрения, содержащие 26% N и 33% N. Типы аммиачной селитры (NH4NO3) с 26% N и 33% N чаще используются в сельском хозяйстве для подкормки (при междурядной обработке, поливе, на зерновых по поверхности почвы). Типы, содержащие 33% N или 34,2% N, чаще всего подаются растениям через капельное орошение и дождевание. Хотя аммиачная селитра является нейтральным удобрением, она может проявлять очень слабый кислотный характер из-за превращения иона аммония в нитрат и поглощения NH4.
Часто используемые фосфорные удобрения:
Моноаммонийфосфат (MAP): Это комплексное удобрение, содержащее в своем составе фосфор и азот вместе. Удобрение, также известное как MAP, содержит 11-25% азота (N) и 48-51% фосфора (P2O5). Благодаря очень высокому содержанию общих действующих веществ (около 70-75%), оно является наиболее часто используемым удобрением через капельное орошение в качестве источника фосфора в тепличном хозяйстве. MAP — это удобрение со слабым кислотным характером, содержащее высокую долю фосфора, почти весь из которого становится доступным для растений.
Диаммонийфосфат (DAP): Это комплексное удобрение, такое как MAP, содержащее фосфор вместе с азотом. Удобрение DAP содержит 16-18% азота (N) и 48-51% фосфора (P2O5). Оно находится в форме гранул темно-серого или грязно-белого цвета. Оно содержит 3 килограмма фосфора на каждый 1 килограмм азота. По этой причине оно чаще используется как фосфорное удобрение. Около 90% содержащегося в нем фосфора находится в водорастворимой форме. Физиологически оно имеет слабый щелочной характер. По мере контакта с почвой и разложения его реакция становится кислой.
Монокалийфосфат (MKP): MKP — это комплексное удобрение, содержащее 52% P2O5 и 34% K2O. Имеет высокую степень растворимости в воде, не содержит наполнителей, имеет белую кристаллическую структуру, обладает физиологически кислым характером. Его можно использовать через капельное орошение и для внекорневой подкормки, как и удобрение MAP. При растворении в воде содержащийся в нем фосфор может легко усваиваться корнями растений в условиях слабокислых теплиц. С точки зрения содержания питательных веществ, оно обладает самым высоким содержанием действующих веществ среди всех удобрений (52% P2O5 + 34% K2O = 86%).
Часто используемые калийные удобрения:
Нитрат калия (KNO3): Нитрат калия имеет белую кристаллическую структуру и является удобрением, содержащим элементы калия и азота вместе. Это удобрение с высокой скоростью растворения в воде, физиологически щелочным характером, содержащее 13% азота в форме нитрата (NO3) и калий, эквивалентный 46% K2O. В последние годы было произведено физиологически кислое «KNO3 с низким pH» этого удобрения, которое широко используется в капельном орошении и внекорневом применении, что обеспечило более безопасное его использование при удобрении растений через капельное орошение. Нитрат калия следует вносить одновременно с посевом или после посева, особенно в орошаемых и дождливых регионах.
Сульфат калия (K2SO4): Это удобрение, имеющее вид грязно-белой соли в кристаллической структуре, содержит в своем составе как калий (50-53% K2O), так и сульфат (18% S). Благодаря тому, что оно не содержит хлора и содержит калий и серу вместе, оно широко используется в садоводстве и тепличном хозяйстве через почву и капельное орошение. Сульфат калия обладает физиологически кислым характером и при постоянном внесении в одну и ту же почву может снижать уровень pH почвы. Его следует вносить в почву одновременно с посевом; оно успешно применяется на таких чувствительных к хлору растениях, как картофель, табак, цитрусовые и свекла.
На что следует обратить внимание при удобрении методом фертигации
Для эффективного и правильного применения удобрений и других химикатов при фертигации крайне важно действовать в соответствии с информацией, приведенной ниже.
- Удобрения, не полностью растворимые в воде (такие как мочевина и сульфат аммония), вредны для системы капельного орошения. Если необходимо использовать такие удобрения, их следует предварительно растворить в другой емкости и после фильтрации твердых частиц поместить в бак для удобрений.
- Перед подачей раствора удобрения в систему орошения следует подавать только воду до достижения рабочего давления.
- С помощью фертигации можно одновременно применять другие макро- и микроэлементы питания растений в соответствующих пропорциях и количествах наряду с азотом, фосфором и калием.
- В методе фертигации, хотя некоторые питательные вещества полностью растворимы в воде, они могут вступать в реакцию с другими питательными веществами внутри системы или с ионами, такими как кальций или магний, присутствующими в больших количествах в поливной воде, и образовывать осадок. По этой причине знание качества поливной воды и характеристик смешиваемости удобрений чрезвычайно важно для успеха применения.
- Если поливная вода известковая, фосфорные удобрения следует вносить в почву как основное удобрение.
- Годовую потребность растений в удобрениях можно разделить на количество поливов, чтобы рассчитать количество удобрений, необходимое для фертигации. Однако количество удобрения в системе орошения не должно превышать 5 г/л.
- Тип удобрения при фертигации должен быть высокого качества, высокой растворимости и чистоты, с низким солевым индексом и подходящим pH.
- Удобрения, содержащие фосфаты, не следует использовать вместе с удобрениями, содержащими кальций.
- После завершения внесения удобрений систему капельного орошения следует продолжать эксплуатировать только с водой в течение 10-15 минут.
- Уровень pH поливной воды, используемой при фертигации, должен быть в пределах 5,5–6,5. Для обеспечения этого диапазона можно использовать такие кислоты, как фосфорная кислота, азотная кислота, серная кислота или соляная кислота. В противном случае могут возникнуть засоры в латералях и капельницах.
- При использовании кислоты следует добавлять кислоту в воду, но нельзя добавлять воду в кислоту.
- Никогда не смешивайте кислоту или кислотное удобрение с хлором. Кислоту и хлор нельзя хранить в одном помещении.
- Концентрированный раствор удобрения не следует смешивать с другим концентрированным раствором удобрения.
- Соединение, содержащее кальций, не следует смешивать с соединением, содержащим сульфат. Потому что в результате образуется нерастворимая гипсовая смесь.
- В конце поливного сезона систему орошения следует промыть, запустив её с 0,3% азотной кислотой.
- Высокие концентрации некоторых комбинаций удобрений могут вызвать кристаллизацию и засорение труб.
Концентрации, вызывающие кристаллизацию:
- Нитрат кальция + сульфат аммония = сульфат кальция
- Нитрат кальция + сульфат калия = сульфат кальция
- MKP + фосфат кальция = фосфат кальция
- MAP + нитрат кальция = фосфат кальция
- Фосфорная кислота + нитрат кальция = фосфат кальция
Системы автоматического удобрения и фертигации
Системы автоматического удобрения обеспечивают смешивание удобрения и воды, доставляя к растению столько удобрения, сколько ему необходимо. Потребность в них начала возрастать, особенно с распространением использования жидких удобрений и развитием методов беспочвенного земледелия. Здесь целью является автоматизация процесса впрыска удобрения в систему.
Принцип работы автоматического удобрения:
Система дозирует различные удобрения и кислоты в смесительной камере в виде гомогенного раствора и впрыскивает их в магистраль поливной воды. Всасывание удобрения и кислоты в дозирующих каналах основано на принципе Вентури. Это основано на дифференциации давления, существующего в этой основной магистрали. В зависимости от потребностей системы могут быть спроектированы в формах 3+1, 4+1, 5+1.
Основные компоненты автоматического удобрения
Вентури: Это оборудование работает по известному принципу Вентури. Скорость жидкости, движущейся внутри вентури, увеличивается при прохождении через зону сужения вентури, и в зависимости от этого увеличения в этой зоне возникает обратное давление. Это возникающее обратное давление создает эффект вакуума внутри зоны сужения без затрат дополнительной энергии, вызывая перенос жидкости. Существует множество различных типов Вентури. Самыми простыми и легкими в использовании являются типы, которые мы использовали в этой системе, не требующие дополнительного оборудования, кроме сужения прохода. При использовании Вентури на линии, идущей от бака с раствором к вентури, должен быть обратный клапан для предотвращения обратного потока.
Датчик EC: EC обозначает электропроводность. Поскольку проводимость воды зависит от растворенных в ней ионов, EC также выражает количество растворенной в воде соли. То есть, в некотором смысле, это значение солености воды. Часть этого, касающаяся растений, заключается в следующем: если клеточный сок растения плотнее воды вокруг его корней, вода впитывается растением. Однако если эта вода солонее клеточного сока растения, всасывание не происходит. Если эта проблема усугубляется, это приводит к гибели растения. Если питательный раствор, приготовленный для растения, выше максимальной степени солености, которую может принять растение, в этом случае растение не может впитывать воду и засыхает.
Дозирование удобрений в этой системе также позволяет подавать в систему удобрения в желаемом и установленном нами количестве под контролем EC и pH. Блок управления также предлагает контроль EC в программе пропорционального внесения удобрений, совмещенной с объемом воды. Измеряя электрическую проводимость, можно регулировать концентрацию удобрений, добавляемых в поливную воду. Точно так же у каждой выращиваемой культуры есть свои специфические требования к EC в зависимости от периодов выращивания. Все эти факторы необходимо настраивать, измерять и применять к растениям вместе. Таким образом можно получить максимальную урожайность и качество фруктов или овощей. С помощью датчика EC измеряется значение проводимости раствора на выходной линии устройства управления удобрением; если желаемое значение измерения не может быть достигнуто, выдается предупреждение и система останавливается.
- Избегайте использования удобрений на основе хлора в почвах с высоким значением EC.
- EC/TDS
- Диапазон EC: от 0,0 до 10,0 мСм/см
Разрешение EC: 0,1 мСм/см
Точность EC: ±0,078 мСм/см
Датчик pH: pH — это единица измерения, определяющая степень кислотности или щелочности раствора. Значение pH чистой воды равно 7. По мере того как значение pH раствора приближается к 0, степень кислотности возрастает, а по мере приближения к 14 возрастает степень щелочности. Для того чтобы растение могло получать необходимые элементы питания из почвы, pH должен находиться в определенных значениях. В почвах с низким pH увеличивается всасывание тяжелых металлов, таких как медь, марганец, железо, цинк, алюминий и бор, наряду с азотным катионом (превращение мочевины в аммоний), в то время как всасывание магния, кальция, нитратов, фосфора и калия снижается. Эта ситуация напрямую влияет на урожайность. В почвах с высоким pH растениям труднее поглощать микроэлементы, такие как железо, марганец, бор и цинк, а также фосфор.
Если процесс внесения удобрений осуществляется с идеальными значениями, растение может получать все необходимые ему питательные вещества в полном объеме. В поливных водах нашей страны обычно наблюдается проблема высокого pH. Высокие значения pH приводят к потере урожайности выращиваемых растений и снижению качества почв. Благодаря разработанному нами датчику эти значения постоянно измеряются, и в соответствии с полученными значениями производятся корректировки концентрации удобрений, в результате чего процесс удобрения осуществляется в диапазонах, подходящих для развития растения. Если есть проблема высокого pH, в систему добавляется азотная кислота. Другими словами, путем добавления азотной кислоты в систему наше высокое значение pH снижается и доводится до желаемого уровня. Таким образом повышается качество поливной воды и можно проводить более эффективное удобрение. Примеры требований к pH и EC в зависимости от видов растений показаны в таблице.
Поплавковый расходомер: Этот тип расходомеров используется для определения мгновенного расхода жидких и агрессивных сред. Поплавок, свободно движущийся без трения при вертикальном подключении и прохождении потока снизу вверх, меняет положение под давлением среды. Это изменение зависит от скорости потока, веса поплавка, а также плотности и вязкости среды. Благодаря корпусу из ПВХ его можно долговечно использовать в агрессивных средах.
Центробежный насос из нержавеющей стали: Насос, предпочтительный в этой системе, изготовлен из нержавеющей стали AISI 304, обладающей высокой устойчивостью к высокому давлению и термической обработке. Он выбран для длительного использования в среде, содержащей кислоту и удобрения. Использование в системе одного насоса значительно снижает стоимость и сводит к минимуму будущие расходы на техническое обслуживание и ремонт.
Преимущества, предоставляемые системой удобрения
Преимущества, предоставляемые системой:
- Все детали, используемые в этой системе, выбраны из ПВХ и нержавеющих материалов, устойчивых к кислотам и удобрениям.
- Обеспечивается простота установки и транспортировки.
- Требует меньше времени и труда при применении.
- Благодаря возможности разборки и сборки деталей ремонт и техническое обслуживание могут быть легко обеспечены в случае любой неисправности.
- Система может работать без необходимости в баке для смешивания удобрений и крупногабаритном оборудовании, которое может занимать лишнее место на поле.
- В зависимости от потребностей производства могут быть разработаны различные рецептуры для создания наиболее подходящего устройства.
- По желанию в систему могут быть добавлены пропорциональные клапаны или клапаны вкл/выкл.
- Управление доступом пользователей обеспечивает защиту от несанкционированного использования.
- Через приложение можно определить последовательный или программный полив.
Etiketler
