To już trzecia część cyklu artykułów o fertygacji. Tym razem garść obliczeń i przegląd urządzeń dozujących.
Sposoby aplikacji pożywki do fertygacji i nawożenia płynnego
Najprostszym rozwiązaniem jest rozpuszczenie wyliczonej naważki nawozu w zbiorniku określonej objętości. Przykładowo chcemy zaaplikować 5 kg saletry potasowej na tunel foliowy o powierzchni 180 m2, w którym rośnie 500 roślin papryki. Planujemy podać 5 litrów pożywki roboczej na roślinę, co daje łączne zapotrzebowanie 500 roślin × 5 litrów = 2500 litrów czyli 2,5 m3. Roztwór ma mieć stężenie 0,2%, czyli 2 g saletry potasowej na litr wody. Potrzebujemy 2500 l roztworu o stężeniu 0,2%, więc: 2500 litrów × 2 g = 5000 g, czyli 5 kg. Mając do nawiezienia taką stosunkowo małą powierzchnię, można rozpuścić odważoną ilość nawozów w odpowiednio dużym zbiorniku, w tym przypadku 2,5 m3 i podlać rośliny pożywką.
Jakie jest zapotrzebowanie na pożywkę przy większych areałach?
Przykładowo, w pełni wegetacji roślina ogórka czy pomidora potrzebuje 2–3 litry pożywki dziennie. Jeżeli na 1 hektarze jest posadzone 20–25 tys. roślin, to dzienne zapotrzebowanie na pożywkę wynosi 50 000–60 000 litrów (50–60 m3). Teoretycznie, można taką ilość pożywki przygotowywać, rozpuszczając odważone ilości nawozów w dużych zbiornikach i fertygować rośliny. W praktyce byłoby to zbyt pracochłonne, a tym samym kosztowne. Z tego powodu w produkcji towarowej pożywki przygotowuje się w formie stężonego koncentratu do rozcieńczania. Zazwyczaj stosuje się koncentraty 100-krotnie zatężone. To znaczy, że ze 100 litrów takiego koncentratu po rozcieńczeniu uzyskamy 10 000 litrów (10 m3) pożywki roboczej, która wycieka z kroplowników. Analogicznie, z 1000 litrów koncentratu (1 m3) uzyskamy 100 000 litrów (100 m3) pożywki roboczej. Koncentrat pożywki może być jeszcze bardziej stężony np. 125 lub 150-krotnie. Górną granicę wyznacza rozpuszczalność soli (nawozów), która zależy m.in. od temperatury i pH. Zazwyczaj pracuje się na zatężeniach 100-krotnych.
Wybór urządzenia do rozcieńczania pożywki
Koncentrat pożywki do wymaganego stężenia roboczego można rozcieńczyć za pomocą różnych urządzeń, które mają swoje wady i zalety.
Zwężka Venturiego
Jest to proste urządzenie hydrauliczne, wykorzystujące zjawisko lepkości cieczy. Podczas przepływu cieczy przez zwężenie w rurce następuje przyspieszenie jej ruchu, co wywołuje z kolei efekt zasysania z rurki umieszczonej za przewężeniem. Zaletą tego rozwiązania są niskie koszty, prostota budowy i bezawaryjne działanie. Podstawowym ograniczeniem zwężki jest stosunkowo mała dokładność rozcieńczania. Zbyt mała, żeby można było w ten sposób dodawać kwasy mineralne do zakwaszania pożywki, niezbędnego w uprawach na podłożach inertnych. Już kilkuprocentowe zwiększenie objętości zasysanego kwasu może doprowadzić do katastrofy wskutek nadmiernego spadku pH. Nie ma to większego znaczenia, gdy chcemy aplikować nawozy przez system nawodnieniowy do upraw w gruncie, np. na słomie.
[Zwężka Venturiego]
Dozowniki proporcjonalne
Są to bardziej skomplikowane urządzenia hydrauliczne. Przepływająca przez dozownik woda wprawia w ruch tłok, który z kolei powoduje zasysanie pożywki skoncentrowanej ze zbiornika. Wewnątrz urządzenia następuje mieszanie koncentratu pożywki z wodą i powstaje pożywka robocza, płynąca do kroplowników. Dozowniki proporcjonalne są bardzo dokładne i można za ich pomocą aplikować kwasy do obniżania pH i np. środki ochrony roślin.
[Dozownik proporcjonalny]
W dolnej części dozownika jest możliwość regulacji stopnia rozcieńczania koncentratu, a tym samym stężenia pożywki roboczej. W celu zapewnienia wysokiej precyzji rozcieńczania dozowniki proporcjonalne należy co jakiś czas, np. co kwartał, kalibrować za pomocą cylindrów miarowych. Innym sposobem jest zamontowanie w układzie wodomierza i na podstawie objętości wody, która przepłynęła przez dozowniki oraz ilości pobranego koncentratu pożywki stężonej obliczenie i ewentualne skorygowanie stężenia.
Inną, pośrednią metodą sprawdzenia poprawności rozcieńczania jest pomiar pH i EC pożywki roboczej. Obliczając skład pożywki, możemy oszacować, jakie będzie jej EC, ponieważ znane jest EC poszczególnych nawozów, będących solami. Jeżeli zsumujemy EC nawozów i wody, uzyskamy EC pożywki roboczej. Jego pomiar będzie kontrolą poprawności rozcieńczania przez dozownik proporcjonalny.
[Dozownik proporcjonalny]
Analogicznie, gdy wyliczymy, jaka powinna być objętość kwasu do uzyskania określonego pH, to pomiar kwasowości pożywki roboczej będzie informacją, czy dozownik pobiera odpowiednią ilość kwasu na jednostkę objętości wody. Zresztą, kontrola pH i EC pożywki roboczej musi być wykonywana zawsze, niezależnie od sprawdzania dozownika. Zmiana stężenia i pH wymaga przestawienia skali na układzie zasysającym lub w koncentracie.
Zaletą dozowników proporcjonalnych jest duża dokładność, działanie bez zasilania prądem oraz umiarkowana cena. Do wad można zaliczyć konieczność kalibrowania oraz serwisowania z powodu skomplikowanego mechanizmu.
Mieszalnik nawozowy
Jest to urządzenie składające się z pomp, zbiornika mieszającego i układu sterująco-kontrolnego. Zasada działania jest następująca. Po ustawieniu na panelu sterującym określonego pH i EC pożywki układ pompowy podaje do zbiornika mieszającego taką ilość pożywki skoncentrowanej i kwasu, aż zostaną uzyskane zadane wcześniej parametry. W zbiorniku mieszającym są elektrody do pomiaru pH i EC pożywki. Drugi komplet elektrod jest zamontowany w rurze, którą płynie pożywka robocza. Jest to zdublowany układ pomiarowo-kontrolny, który ma zapobiec katastrofie, gdyby elektroda w zbiorniku mieszającym uległa uszkodzeniu. Prawdopodobieństwo uszkodzenia dwóch niezależnych elektrod jest bardzo małe.
[Mieszalnik nawozowy]
Ogromną zaletą mieszalnika nawozowego jest możliwość dowolnego ustawiania pH i EC, czyli stężenia składników w pożywce w sposób płynny i w szerokim zakresie. Dzięki możliwości zapisania ustawień możemy praktycznie dla każdego cyklu fertygacji przypisać inne parametry podawanej pożywki i różnicować jej skład, np. w zależności od pory dnia. Mieszalnik nawozowy może pracować w trybie automatycznym i dozować pożywki oraz regulować ich stężenie w zależności od intensywności światła (współpraca z soltimerem*), wartości temperatury i wilgotności (współpraca z komputerem klimatycznym). Jest to bardzo zaawansowane narzędzie, umożliwiające dostosowanie nawożenia do zmieniających się warunków w obiekcie w trybie ciągłym, stosowane w uprawach szklarniowych w systemach bezglebowych. Ogromną zaletą jest dokładność rozcieńczania i dozowania pożywek, wygoda obsługi. Jedyną wadą dość wysoka cena.
dr Piotr Chohura UP Wrocław
Fot. Piotr Chohura
*Soltimer – urządzenie mierzące natężenie światła. Oblicza ilość energii słonecznej, docierającej do szklarni i daje impuls do mieszalnika, skutkujący włączeniem nawadniania.
