Принципы работы поливной системы в теплицах

Для активного роста сельскохозяйственных культур и высокой урожайности тепличных хозяйств крайне важно использовать качественный субстрат для выращивания растений и правильно проводить поливы. При выращивании на каменной вате необходимо обеспечить эффективную работу поливной системы, вовремя проводить ее техническое обслуживание и обеспечивать грамотную ее эксплуатацию, так как любые перебои с водоснабжением быстро сказываются на росте растений. В этой статье мы рассмотрим некоторые узлы поливной системы.

УЗЕЛ ПОДГОТОВКИ И ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

Приготовление питательного раствора с необходимым ЕС и рН для полива растений происходит в растворном узле. Он включает в себя емкости предварительной подготовки концентратов удобрений, баки для хранения маточных растворов, насосы и миксер-дозатор.

Маточные растворы удобрений хранятся в баках А и Б, а бак С содержит азотную кислоту для регуляции рН. Растворы в баках А и Б в 100 раз более концентрированные, чем нужно для питательного раствора. Их состав подбирается в соответствии с требованиями выращиваемой культуры, подлежащей фертигации. Питательный раствор корректируется в зависимости от фазы роста растений и на основании агрохимического анализа вытяжки из корневой зоны, который проводят два раза в месяц.

Субстраты SPELAND химически и биологически инертны. Они быстро принимают рН питательного раствора и не влияют на его состав, в результате чего питанием растений легко управлять, что позволяет быстро реагировать на потребности растений.

Баки должны быть изготовлены из химически стойких материалов и защищены от попадания прямых солнечных лучей. Объем баков может достигать 10 м3.

Однако лучше применять резервуары меньшего объема – на 1 м3, так как срок использования раствора влияет на его качество. Раствор рекомендуется обновлять каждую неделю.

В бак А вносят кальциевые удобрения, а в бак Б – сульфатные и фосфатные, иначе их смешивание в высокой концентрации приведет к осаждению солей и закупорке системы капельного полива.

Удобрения обычно добавляют в резервуары A и Б вручную. Они должны быть полностью растворимые, не содержать натрия и других вредных примесей, а разница в их количестве в баках А и Б – не превышать 10–15%.

ПОРЯДОК ПРИГОТОВЛЕНИЯ МАТОЧНЫХ РАСТВОРОВ

В баки предварительного приготовления растворов концентрированных удобрений наливают горячую воду в количестве 30–40% от необходимого, затем включают мешалки. Нужно следить за температурой раствора, чтобы она не упала ниже 10 °С, так как при растворении удобрений поглощается энергия и температура резко снижается.

Для хорошего растворения удобрений оптимальная величина рН в баках А и Б составляет около 4–6 ед. Для этого в бак А можно добавить 58-процентную азотную кислоту, а в бак Б – ортофосфорную кислоту (Н3РО4) от 1 до 3 л (на 1 м3). Оставшуюся после добавления в бак А азотную кислоту заливают в бак С, который и доводит рН питательного раствора до заданных значений (около 5,5 ед.).

Необходимо следить за кислотностью маточного раствора, в который добавляют хелат железа, так как он сохраняет свою стабильность при определенном значении рН. Если удобрения простые и не содержат комплексона для улучшения их растворимости, то в бак Б нужно внести ОЭДФ (около 800 г). После этого вносят оставшиеся удобрения, начиная с самого труднорастворимого. Хелат железа добавляют в бак А последним, после проверки рН лакмусовой бумагой. Все хелаты засыпают в бак А, а сульфаты микроэлементов – в бак Б. Затем доливают воду до требуемого количества.

Заполнение бака С кислотой происходит после заполнения резервуара на 30–50% водой. Никогда нельзя добавлять воду в кислоту, только кислоту в воду. Емкости для смешивания обеспечивают равномерное распределение растворенных в воде веществ. После перемешивания и растворения удобрений готовый раствор с помощью насосов перекачивают через пластинчатые фильтры (фильтрация частиц более 130 мкм) в маточные баки растворного узла. После этого емкость предварительного растворения и трубопровод промывают от остатков удобрений. Баки должны закрываться крышками и содержаться в чистоте.

С помощью системы автоматического регулирования концентрированные растворы удобрений, кислота и подготовленная вода поступают в смесительную емкость (миксер) в точно определенных количествах для доведения ЕС и рН до заданных значений, установленных на контроллере. Для безопасной работы размещают по два датчика EC и pH.

Для проверки качества приготовленного раствора в литр воды добавляют по 10 мл концентрированных удобрений из баков А и Б и после перемешивания измеряют ЕС полученного раствора. Значение должно соответствовать заданному.

При установке концентрации питательного раствора допускается различие между расчетной и установленной на полив ЕС не более чем на 0,5 мСм/см для стабильной работы миксера.

Необходимо контролировать равномерность подачи растворов из баков А и Б – важно, чтобы их содержимое заканчивалось одновременно. Если в одном из баков раствор уходит быстрее, значит, нарушена работа инжекторов, и в питательном растворе будет дисбаланс элементов питания.

В случае ошибки или сбоя в системе приготовления и подачи удобрений раствор в матах SPELAND легко заменить на новый благодаря химической инертности и хорошей способности субстрата к дренированию. Оптимальные дренажные свойства каменной ваты SPELAND предотвращают от избыточного накопления солей и обеспечивают быстрое обновление питательного раствора, предоставляя корням свежую порцию кислорода.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ПОЛИВНАЯ СЕТЬ

Питательный раствор с необходимыми параметрами ЕС и рН из миксера с помощью насосов подается в магистральный трубопровод.

Во всех системах орошения вода находится под давлением – чем оно выше, тем быстрее раствор течет в системе. Систему подачи раствора разделяют на контуры таким образом, чтобы водопотребление этого участка не превышало пропускной способности трубопровода. Тогда давление в каждой секции будет достаточным для равномерного полива растений. Фрагмент сети, подключенный через электромагнитный клапан, способен работать по индивидуальной программе. Если контур слишком большой, то в жаркий день полив может не охватить все растения из-за невысокой скорости подачи раствора. Множество контуров меньшего размера лучше задействуют имеющуюся мощность, обеспечивая при этом большую равномерность. Как правило, на один гектар устанавливается четыре клапана.

Внутренний диаметр капельных трубок влияет на расход воды (л/ч), который также зависит от их длины, расстояния между капельницами и давления в системе. Чем меньше расход воды капельницей, тем меньший объем дозы раствора можно использовать для полива. Это особенно важно в летний период, когда поливы необходимо проводить минимальной дозой для поддержания влажности субстрата на высоком уровне.

Каменная вата SPELAND обладает оптимальной влагоемкостью, имеет стабильную структуру с эластичными волокнами, а питательный раствор в ней распределяться равномерно по всему объему субстрата, благодаря чему в корневой зоне легко поддерживать благоприятный водно-воздушный баланс.

В промышленном выращивании при поливе на большой площади применяют капельницы с компенсацией давления, которые обеспечивают равномерность полива по всей длине капельных линий на большом расстоянии. Компенсированные капельницы сохраняют одинаковый расход раствора не зависимо от колебаний давления в системе и исключают его вытекание после окончания полива. Капельница с компенсированием давления имеет мембранный клапан, который не открывается, если давление в системе недостаточное.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

После окончания сезона необходимо провести проверку всех узлов и систем и при необходимости осуществить ремонт и поменять детали. Замену капельниц производят каждые 5–6 лет.

В период между оборотами нужно очищать систему полива, применяя хлорсодержащие препараты от органических загрязнителей и азотную кислоту от минеральных отложений. При регулярном внесении в полив веществ на основе перекиси водорода очистку хлорсодержащими препаратами можно исключить.

При хлорировании систему заполняют 15–20-процентным хлорным раствором (15–20 мг д. в. хлора на 1 л воды). Продолжительность промывания составляет 30–60 мин. Затем систему очищают водой. Нельзя проводить кислотную обработку поливной системы, если она не промыта от хлорсодержащий препаратов, так как при взаимодействии хлора с азотной кислотой выделяются летучие токсичные соединения.

После промывки капельной системы ее очищают азотной кислотой в концентрации 0,6% (60-процентная азотная кислота), рН раствора при этом будет менее 2,0 ед. Продолжительность воздействия – 10–30 мин.

Затем раствор сливают и промывают систему чистой водой, после чего высушивают и проверяют ее пропускную способность, равномерность работы капельниц, их расход и герметичность, меняют вышедшие из строя детали.

РЕЦИРКУЛЯЦИЯ ДРЕНАЖА

Система полива может быть открытой (дренаж сливается и не используется повторно) или закрытой (после дезинфекции дренаж применяют для полива).

В открытой системе происходят большие потери воды и удобрений, которые загрязняют грунтовые воды. Количество дренажного раствора доходит до 40–50% от всего объема полива. Он содержит не усвоенные растениями соли, балластные элементы, экссудаты корневой системы и патогены.

В связи с экологическими требованиями для сохранения ресурсов некоторые страны ввели законы, обязующие производителей повторно использовать дренажный раствор. Его рециркуляция снижает затраты воды на получение 1 кг плодов томата с 25 л в открытой системе до 15 л воды в закрытой. А также сокращает внесение удобрений на 25–64% в зависимости от элемента питания.

Закрытые системы требуют точного управления по смешиванию дренажа с чистой водой, его дезинфекции для минимизации риска заболеваний, регулированию ЕС и рН конечного раствора. Для этого нужны определенные знания и навыки, но это окупается за счет экономии средств.

В закрытой системе дренаж стекает с матов по желобам и перемещается по трубопроводам в емкость для сбора. Перед ней стоят датчики, контролирующие объем поступающего раствора, его концентрацию, температуру и рН.

Из емкости дренажный раствор проходит через фильтры – дисковый и/или песчано-гравийный, для удаления механических и взвешенных частиц.

Вторым этапом является обеззараживание раствора от патогенов. Методы обеззараживания могут быть:

• химическими (хлорирование, озонирование, перекисью водорода и ионизацию медью);
• физическими (термическая обработка или воздействие ультрафиолетовым излучением).

Наиболее распространенными методами обеззараживания дренажа является термическая и ультрафиолетовая обработка.

При УФ-обработке в зависимости от выбранной мощности излучения можно уничтожить все живое, в том числе грибы, бактерии и вирусы. Преимуществом такого метода является низкая энергоемкость. Его принцип заключается в пропускании через раствор ультрафиолетового излучения с длиной волны 200–320 нм. Время нахождения воды в дезинфицирующей камере автоматически определяется системой исходя из установленной мощности. Прозрачность дренажного раствора является показателем эффективности системы.

При термическом обеззараживании дренажного раствора уничтожение патогенов происходит путем его нагрева. Чем выше температура, тем меньше время дезинфекции. Все параметры и настройки можно контролировать с персонального компьютера. Этот метод считается наиболее экономичным.

После обработки дренажный раствор подают в емкость для хранения. Оттуда он поступает в узел смешивания с водой обычно в пропорции: 20–30% дренажного раствора, 70–80% – чистой воды. Эта смесь подается в растворный узел, где на основе анализов в раствор добавляют удобрения в недостающих количествах и доводят ЕС и рН до необходимых значений. Нужно иметь ввиду, что при дезинфекции дренажного раствора все хелаты распадаются, а микроэлементы выпадают в осадок.

В закрытых системах с рециркуляцией дренажного раствора применение субстратов из кокоса и торфа недопустимо, так как при разложении и вымывании органики мелкие частицы засоряют систему фильтрации. Поэтому применение субстрата из каменной ваты является оптимальным решением в данной ситуации.

Таким образом, система промышленного полива имеет множество узлов, имеющих свои особенности. Знание устройства и требований к его элементам помогут подобрать правильное оборудование для эффективной работы поливной системы и обеспечить экономическую целесообразность выращивания растений.

Автор: Александра СТАРЦЕВА, к.с.-х.н., агроном-консультант ТЕХНОНИКОЛЬ