Фертигація – інноваційний підхід до удобрення культур

555

Перед світовим сільським господарством і українським агросектором як його важливою частиною сьогодні особливо гостро постали такі серйозні виклики, як глобальні зміни клімату та подорожчання добрив у зв’язку з підвищенням цін на енергоносії й поступовим зниженням запасів агроруд. Причому ці процеси настільки швидко прогресують, що коли не відреагувати сьогодні й не переглянути технології вирощування, то завтра можна багато втратити.

ФЕРТИГАЦІЯ – ОПТИМІЗАЦІЯ ВИТРАТ РЕСУРСІВ

Варіанти вирішення проблеми слід шукати у гармонійному поєднанні ефективних практик зрошення та удобрення, наприклад фертигації. Термін «фертигація» (англ. Fertigation) походить від об’єднання двох слів: удобрення (англ. Fertilization) та зрошення (англ. Irrigation). Фактично це означає внесення у ґрунт чи субстрат (якщо це закритий ґрунт) розчинних у воді мінеральних добрив із поливною водою.

Фертигація успішно застосовується на більше ніж 75% зрошуваних земель Iзраїлю, що дає змогу цій країні на невеликій кількості площ та за посушливого клімату отримувати високі врожаї овочевої продукції. Загалом у світі на 16% зрошуваних земель застосовуються технології краплинного та спринклерного зрошення, що повністю підходять для впровадження фертигації.

Україна, як аграрна країна з тенденціями до стрімкого розвитку інноваційних підходів ведення агровиробництва, не стоїть осторонь. Так, за даними Iнституту водних проблем і меліорації НААН України, на сьогодні в нашій державі площа краплинного зрошення становить 38–42 тис. га і має тенденцію до збільшення. Цьому сприяє також і наявність власного виробництва зрошуваних систем та висока ефективність краплинного зрошення у посушливих регіонах. До 2025 року прогнозується збільшення площ краплинного поливу в Україні до 60–75 тис. га, що буде викликано змінами клімату, збільшенням експортних можливостей овочів і нарощуванням потужностей їх зберігання та переробки. Якщо в зоні Сухого Степу краплинне зрошення вже є практично безальтернативним заходом з огляду на економію водних, енергетичних та природних ресурсів, то північні території Степу та південь Лісостепу (Кіровоградська, Дніпропетровська, Полтавська, Харківська, Сумська, Черкаська, Він­ницька та інші області) є з високою вірогідністю потенційними у переході на краплинне зрошення. Позитивні приклади впровадження краплинного зрошення у Львівській та Тернопільській областях, що є для широкого загалу екзотичними практиками, сприяють успішному отриманню ранньої продукції овочевих культур і значно вищим врожаям плодових. Такі факти ще більше розширюють географію поширення крапельного зрошення в Україні.

Слід зазначити, що перехід до краплинного зрошення є не лише вимогою часу, а й відкриває нові можливості для аграріїв. Так, фертигація, як більш ефективний спосіб краплинного зрошення, дає змогу варіювати дози та співвідношення елементів живлення у різні фази росту та розвитку рослин, забезпечує постійне постачання поживних речовин у низьких дозах, які коренева система здатна поглинути майже повністю.

ПЕРЕВАГИ ТА ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ

Отже, фертигація (або внесення добрив з поливною водою) має такі переваги:

  • елементи живлення та вода подаються близько до кореневої зони, що забезпечує кращу адсорбцію їх культурами;
  • врожайність культур може підвищуватись на 25–50% завдяки збалансованій подачі елементів живлення та ефективному водопостачанню;
  • ефективність використання добрив за умов фертигації становить 80­90%, що забезпечує економію як мінімум 25% елементів живлення, що втрачаються при інших способах внесення;
  • поряд із економією добрив і водних ресурсів знижуються також затрати часу, робочої сили та енергії для виробництва однакової кількості продукції порівняно із традиційним способом внесення добрив;
  • зниження ерозії ґрунту – вітрової та водної;
  • зниження забур’яненості й відповідно менші затрати на гербіциди;
  • однорідний розподіл поживних речовин;
  • уникнення ущільнення ґрунту і, як наслідок, кращий розвиток кореневої системи;
  • застосування удобрення в будь­яку погоду, сезон року та час.

Крім того, ефективне внесення добрив запобігає надмірному надходженню нітратів і фосфатів із добрив до об’єктів навколишнього середовища, що є, без сумніву, екологічною вигодою.

На жаль, в Україні ще небагато уваги приділяють якості життя населення в сільських територіях. Проте коли українському аграрію доведеться, як це зараз практикується у країнах Європейського Союзу, сплачувати за забруднення навколишнього середовища елементами живлення з добрив, то виграє, безперечно, той, хто вже впровадив фертигацію та мінімізував втрати азоту й фосфору.

Фертигация
Фертигація, як більш ефективний спосіб краплинного зрошення, дає змогу варіювати дози та співвідношення елементів живлення у різні фази росту та розвитку рослин

Окрім явно вираженої вигоди від впровадження фертигації, не слід забувати і про деякі її недоліки та особливості. До них належать:

  • обмежений асортимент добрив, що зазвичай мають вищу ціну, ніж традиційні;
  • потреба у постійному контро­лі якості добрив на предмет корозійного впливу на зрошувальну систему, наявності в них домішок, що сприяють утворенню осаду;
  • додаткові затрати на обладнання для змішування добрив;
  • потреба у кадрах вищої кваліфікації, які здатні визначити потреби сільськогосподарських культур в елементах живлення та їхньому співвідношенні на кожному етапі органогенезу;
  • необхідність проведення попереднього обстеження ґрунту для досягнення максимального ефекту, а це додаткові затрати коштів.

Щоб фертигація культур була максимально ефективною, не можна починати впроваджувати її без ретельної підготовки. Спочатку потрібно:

1) зробити аналіз ґрунту, що включає:

  • вміст рухомих і обмінних форм макро­ (N, P, K, Ca, S) та мікроелементів (окрему увагу слід звернути на ті, які є важливими для запланованих культур);
  • механічний склад ґрунту (пісок, супісок, суглинок, тощо).

Світова практика показує, що на піщаних ґрунтах краще застосовувати лише фертигацію, а от на середньо­, легко­ та важкосуглинкових за недостатньої забезпеченості рослин доступними елементами живлення можна суміщати основне внесення із подальшою фертигацією, і за високого чи середнього забезпечення застосовувати лише фертигацію;

2) перевірити, чи відповідає система краплинного зрошення таким вимогам:

  • тиск вприскуваного розчину має бути вищим за внутрішній тиск у герметичних системах;
  • наявність фільтрів, що попереджають закупорення крапельниць твердими частинками з добрив;
  • клапан попередження зворотного потоку;

3) перевірити якість води, що буде використана для зрошення;

4) перевірити розчинність добрив у запланованих зрошуваних (природних) водах, оскільки наявність у них підвищеної кількості різних катіонів і аніонів може призводити до утворення небажаних сполук, особливо осадів.

5) врахувати рівень кислотності добрив, які плануються до внесення з метою досягнення найнижчої корозійності поливних вод, що дасть змогу пролонгувати роботу обладнання для фертигації;

6) розробити чітку схему внесення добрив, що має враховувати клімат, показники родючості та фізико­хімічні властивості ґрунтів, попередника, особливості культури щодо водоспоживання та забезпечення поживними елементами у різні фази росту та розвитку;

7) проаналізувати доступність вибраних добрив у певному регіоні та прорахувати план заміщення їх аналогами на випадок неможливості придбати в потрібні строки.

ЗАСАДИ УСПІШНОЇ ФЕРТИГАЦІЇ

В результаті багаторічного досвіду досліджень та удосконалення системи фертигації в Iзраїлі визнаний вчений Kafkafi (2005) виділив 4 найважливіших чинники, правильне врахування яких призводить до найвищої ефективності: 1) тип рослини та етапи її росту й розвитку; 2) ґрунтові умови; 3) якість води; 4) доступний асортимент добрив та їх ціна.

Якщо типи рослин, що вирощуються за умов фертигації, диктують рентабельність, географічні та логістичні можливості, а ґрунтові умови та якість природних вод – це суто індивідуальні фактори для кожного регіону України, то питання асортименту добрив і особливостей їх застосування стосуються кожного аграрія, що планує впроваджувати фертигацію.

Тому далі розглянемо саме доступний асортимент добрив на ринку України, їх форми та особ­ливості застосування. Що ж до ціни на добрива для фертигації, то слід лише зазначити, що вона досить висока у випадку спеціалізованих форм. Традиційні добрива та хімічні реактиви матимуть таку ж вартість, як і при традиційному удобренні, але норми їх застосування знизяться. В цілому варто рахувати економічний ефект від фертигації як такої, а не оцінювати вартість окремих її компонентів без прив’язки до рентабельності.

Добрива, що можуть бути використані для фертигації, поділяють на три групи, що наведені нижче.

1) Традиційні добрива

Основні представники цієї групи добрив наведені у табл. 1. Особливо обережно слід поставитись до застосування аміачної, калієвої та кальцієвої селітри. Через їхню високу гігроскопічність виробники обробляють гранули кондиціонерами, що попереджають злежування чи грудкування, проте негативно впливають на якість розчину для фертигації. Тому перед їх використанням слід провести попередню оцінку на утворення піни чи осаду.

Таблиця 1. Вміст макроелементів і розчинність найбільш популярних добрив для фертигації

2) Хімічні реактиви марки «тех» (технічна – для макроелементів) та «ч» (чиста – для мікроелементів)

На ринку добрив України наявні такі солі, які можуть бути використані для фертигації:

  • кальцієва селітра Ca(NO3)2 – Китай (Jiaocheng Knlan Chemicals, Changsha Green Mountain Chemical, Xuzhou Tianchang Chemical), Україна («Донецьк­реактив», «Хімдивізіон»);
  • калієва селітра KNO3 – Польща (Zaklady Azotowe Chorzow) та Україна («Донецьк­реактив»);
  • магнієва селітра Mg(NO3)2 – Україна («Донецьк­реактив»), Китай (Crown Champion International Group, Jiaocheng Knlan Chemicals);
  • монокалійфосфат KH2PO4 – Китай (Shifang Chuanteng Chemical Industry, Sichuan Xinchuangxin Chemical, Xiamen topusing AXA Chemical, Shenzhen Nonglinfeng Ind. and Traid. Co. та ін.);
  • Сульфат калію K2SO4 – Україна («Донецьк­реактив», Костянтинівський хімічний завод), Німеччина (K+S Kali GmbH), Бельгія (Tessenderlo Chemie), Литва (Livitas).

3) Спеціалізовані добрива, що присутні на українському ринку:

А) Прості:

  • кальцієва селітра Ca(NO3)2: Ducanit (Duslo, Словаччина), YaraLiva Calcinit (Yara, Норвегія);
  • калієва селітра KNO3: Yara Krista К (Yara, Чилі), Multicrop 14­0­44 (DoctorTarsa Tarim, Туреччина), Multi­K Products (Haifa Chemicals, Iзраїль);
  • магнієва селітра Mg(NO3)2: (Alwernia, Польща); МКР: Krista МКР (Rotem Amfert Negev, Iзраїль), Haifa MKP (Haifa Chemicals, Iзраїль), Hydroponica MKP (Rotem Amfert Negev, Iзраїль), MKP (Prayon, Бельгія), Pekacid (Rotem Amfert Negev, Iзраїль);
  • моноамонійфосфат: MAP (Prayon, Бельгія), Haifa MAP (Haifa Chemicals, Iзраїль), Nova MAP (Rotem Amfert Negev, Iзраїль), NovaTec Solub 14­48 (Compo, Німеччина);
  • сульфат калію К2SO4: Yara Krista SOP (SQM Salar, Чилі), Multicrop 0­0­44 (Doctor Tarsa Tarim, Туреччина), SoluPotasse (Tessenderlo chemie, Бельгія);
  • сульфат магнію MgSO4: (Doktor Tarsa Tarim, Туреччина), Мікро­комплекс (Intermag, Польща) та ін.

Б) Комплексні:

  • AgritechDrip,NutriFlex, Novalon (Doctor Tarsa Tarim, Туреччина),
  • Iнтермаг Мікро­Плюс, Iнтермаг­Нітро, Iнтермаг­Фосфо, Iнтермаг­Калі, Iнтермаг­Опти, Гідропон (Intermag, Польща),
  • Hakaphos, NovaTec Solub (Compo, Німеччина),
  • Poly­Feed® Drip (Haifa Chemicals, Iзраїль), Nutrivant Drip (ICL Fertilizers, Iзраїль),
  • Yara Ferticare (Yara, Норвегія),
  • Drip Fert (Laris, Туреччина), Fertimix (Seto, Туреччина) та ін.

Як бачимо, асортимент добрив дуже різноманітний за виробниками, хімічними сполуками та препаративними
формами.

При виборі добрив для фертигації слід враховувати такі аспекти: 1) розчинність, 2) вміст (%) елементів живлення; 3) можливість змішування у бакосуміші, 4) кислотність ґрунту тощо.

Розчинність добрив може варіювати за типами добрив (табл. 1) та відрізнятись майже в 15–16 разів. Як правило, найкращі добрива – такі, що розчиняються повністю або мають найвищу здатність до розчинення. Показник розчинності залежить і від температури поливної води. Наприклад, у випадку нітрату калію при підвищенні температури з 10 до 40°С розчинність зростає більш як удвічі (табл. 2). Оскільки оптимальні 20°С для приготування робочого розчину можна забезпечити не завжди, слід зважати на зниження розчинності для холодної (10°С) та підвищення – для теплої води (40°С).

Таблиця 2. Прогнозована розчинність (в г на 100 мл води) основних добрив за різних температур поливної водиВміст елементів живлення у добриві є наступним аспектом, який варто враховувати. Оскільки на ринку представлені не лише прості, але й комплексні добрива, які здебільшого вигідніші для використання, слід продумати, яким саме простим добривом можна буде регулювати співвідношення N:P:K.

При комбінації кількох добрив у контейнерах для змішування важливо враховувати їх сумісність. Загальне правило змішування базується на використанні 2­-х цистерн: в одній не повинно бути добрив, що містять кальцій, а в іншій – фосфатів і сульфатів. Важливість дотримання та перевірки сумісності різних добрив очевидна. Кальцій формує нерозчинні солі з фосфатами та сульфатами, що, крім зниження ефективності удобрення, може також вивести з ладу всю систему фертигації шляхом закупорення крапельниць. Тому дуже важливо насамперед перевірити сумісність добрив і реактивів за табл. 3 і додатково провести контрольний тест, оскільки не всі виробники сумлінно вказують наявність домішок, що впливають на якість поливних розчинів.

Таблиця 3. Сумісність добрив для змішування при фертигаціїЯк відомо, добрива можуть бути не лише джерелами елементів живлення, а й хімічними сполуками, що призводять до засолення ґрунтів, підвищення їхньої кислотності чи лужності. Негативних наслідків можна уникнути завдяки правильному підбору добрив. Так, у засушливих регіонах не слід використовувати хлористий калій, оскільки існує реальна загроза утворення зон скупчення солей (рис. 1), які поступово ставатимуть причинами зниження ефективності фертигації.

Засолення ґрунту при краплинному зрошенні_Salt-accumulation
Рис. 1. Засолення ґрунту при краплинному зрошенні

Що ж до врахування реакції середовища ґрунту, то на лужних ґрунтах слід віддати перевагу амонійним формам азоту та фосфорній кислоті (табл. 4), на кислих же ґрунтах будуть доречними всі інші види. Серед мікроелементів найбільше уваги слід звернути на сполуки заліза, а точніше, на хелатоутворюючі агенти цих сполук. Правильний підбір буде запорукою успішної фертигації.

Таблиця 4. Рекомендовані добрива на лужних і кислих ґрунтахСлід також зауважити, що якість поглинання фосфору при фертигації буде вищою, якщо його подавати постійно через систему. Так, за дослідженнями вчених (Ben­Gal and Dudley, 2003), врожайність томатів була вищою лише за рахунок застосування постійного поливу порівняно з періодичним за абсолютної аналогічності інших параметрів.

ПЕРСПЕКТИВНИЙ НАПРЯМ

Таким чином, з огляду на глобальні зміни клімату та потреби переходу на енергоефективні практики вирощування сільськогосподарських культур, фертигація є дуже перспективним напрямом у вітчизняному агросекторі.

Вона має низку економічних і екологічних переваг порівняно з іншими способами удобрення. Більше того, асортимент добрив для фертигації досить різноманітний в Україні як за ціновою політикою, так і за складом. Проте слід завжди пам’ятати про потребу в ретельній підготовці до впровадження фертигації та супроводу цього процесу висококваліфікованими
кадрами.

Якісний підбір виду добрив з урахуванням всіх аспектів може не лише підвищити продуктивність і якість сільськогосподарських культур, а й попередити вихід із ладу системи краплинного зрошення та засолення чи підкислення ґрунтів.

Наталія Білєра, канд. с.-г. наук, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2017