Úvod

Fertigace je aplikace hnojiva se zavlažovací vodou. Tento článek pojednává o fertigaci pomocí kapkové závlahy a komerčních hnojivech, která lze používat v certifikovaných ekologických systémech. V oblasti organické fertigace bylo provedeno málo výzkumu, takže zůstává mnoho otázek ohledně osvědčených postupů, výhod a nevýhod.

Zavlažování

Hnojivo lze aplikovat pomocí jakéhokoli zavlažovacího systému. V produkci čerstvé tržní zeleniny je kapková závlaha nejčastěji používaným systémem pro fertigaci a vyžaduje nejvíce znalostí pro efektivní použití. Kapková závlaha, známá také jako mikrozávlaha nebo trysková závlaha, aplikuje vodu pomalu, přímo do půdy kolem plodiny. Kapková závlaha obvykle spotřebuje méně než polovinu vody než závlaha horní a brázdová. Účinnost kapkové závlahy přesahuje 90 %, zatímco účinnost zavlažovacího systému se pohybuje mezi 50 a 70 %. Vysoká účinnost kapkové závlahy je způsobena tím, že (1) voda se vsákne do půdy dříve, než se stihne odpařit nebo odtéct, a (2) voda se aplikuje pouze tam, kde je potřeba (v blízkosti plodiny), a ne na celé pole. V sušším podnebí pomáhá aplikace závlahové vody do oblasti plodiny, nikoli na celé pole, snižovat tlak plevelů mezi řádky. Další výhodou kapkové závlahy je, že omezuje kontakt vody s nadzemní částí porostu (listy, stonky a plody), čímž se snižují podmínky pro výskyt mnoha chorob. Pěstitelé s proměnlivými zdroji vody mohou také ocenit nižší tlaky (8-10 psi na kapači) potřebné k provozu systému kapkové závlahy. Pro úspěšnou fertigaci je nutný dobře udržovaný a účinný systém kapkové závlahy. Informace o návrhu, provozu a správě systémů kapkové závlahy naleznete v publikaci Drip-Irrigation Systems For Small Conventional Vegetable Farms and Organic Vegetable Farms a v dalších níže uvedených zdrojích.

Fertigace

Fertigace umožňuje zemědělci snadno aplikovat živiny v průběhu celé sezóny

Všechny živiny v rozpustné formě jsou k dispozici pro příjem rostlinami ihned po aplikaci, což umožňuje zemědělci větší kontrolu nad dostupností živin pro plodiny. Tyto faktory mohou vést k efektivnějšímu využívání hnojiv. Živiny lze aplikovat denně, týdně nebo méně často v závislosti na celkovém plánu hospodaření s živinami pro danou plodinu. Pokud jsou živiny aplikovány krátce před jejich potřebou, mohou pěstitelé snížit ztráty živin z kořenové zóny. To je důležité zejména v oblastech s vysokými srážkami a u rozpuštěných živin, které se snadno vyluhují, jako je dusík. Ve srovnání s metodami aplikace živin v průběhu sezóny, které vyžadují traktory nebo pěší provoz, fertigace snižuje možnost zhutnění a je méně závislá na povětrnostních podmínkách.

Fertigace je součástí plánu hospodaření s živinami

Při použití fertigace by měla být zahrnuta do celkového plánu hospodaření s živinami pro danou plodinu nebo pole. Celkový objem živin dodaných prostřednictvím fertigace plus další aplikace hnojiv by neměl překročit 100 % plánované celkové dávky živin.

K popisu množství živin aplikovaných nebo potřebných pro plodinu během vegetačního období se používají různé jednotky: lb/A, lb/m2, lb/rostlinu a lb/lineární stopu záhonu jsou příklady. Pokud se v této souvislosti používají plošné míry, jako jsou akry nebo čtvereční stopy, obvykle se za plochu považuje celá obdělávaná část pole, nikoli pouze plocha záhonů nebo řádků plodin. V některých situacích s trvalými záhony nebo velmi rozlehlými záhony však může být při výpočtu množství aplikovaných živin uvažována pouze plocha záhonu. V každém případě je užitečné uvažovat o živinách aplikovaných prostřednictvím zavlažování ve stejných jednotkách, jaké se používají pro ostatní aplikace živin, protože tak lze snadno zjistit, jak fertigace zapadá do celkového plánu hospodaření s živinami. Například pěstitel rajčat může vědět, že plodina bude během vegetačního období potřebovat asi 100 lb/A dusíku, a odhadnout, že krycí plodina luskovin dodá asi 50 lb/A dusíku, a proto naplánuje aplikaci 50 lb/A dusíku prostřednictvím fertigace. Těchto 50 lb/A může být aplikováno během mnoha týdnů:

V některých produkčních systémech jsou aplikační dávky fertigace popsány na základě koncentrace živin v roztoku. Například sazenice rajčat ve skleníku mohou být fertigovány roztokem obsahujícím 75 ppm (částic na milion) dusíku nebo pac choi pěstované na poli mohou být fertigovány 150 ppm dusíku. Tato terminologie je běžná v kontejnerové produkci a v případech, kdy se hnojivo dodává při každém nebo téměř každém zavlažování. Koncentrace živin neposkytuje informaci o množství aplikovaném na akr, na čtvereční stopu nebo na rostlinu, pokud není znám také celkový objem aplikované vody.

Plánování aplikace hnojiv

V ekologických systémech bylo provedeno málo výzkumů, které by určily nejlepší plán aplikace hnojiv prostřednictvím zavlažovacího systému. Víme, že je důležité mít živiny v půdě k dispozici v době, kdy je plodina potřebuje, takže se obvykle aplikují dříve, než jsou potřeba. Víme, že příjem živin je obecně souběžný s růstem plodin. S ohledem na to má smysl mít většinu živin, které bude plodina potřebovat, v půdě v době, kdy plodina začne rychle růst, a zbytek aplikovat v období rychlého růstu. Když se plodina blíží ke konečné sklizni a/nebo se její růst zpomaluje, lze aplikaci živin omezit nebo dokonce zastavit. Pro plánování aplikace hnojiv může být užitečné vytvořit si tabulku zobrazující každý týden produkce plodiny od výsadby po sklizeň, uvést přibližnou velikost plodiny na začátku každého týdne a poté naplánovat aplikaci hnojiv s ohledem na načasování růstu plodiny. Cíl vyladit harmonogramy hnojení pro ekologickou produkci poskytuje příležitost pro výzkum na farmách a univerzitách.

Kdy aplikovat hnojivo prostřednictvím závlahy

Hnojivo aplikujte v závěrečných fázích zavlažování; tím se většina hnojiva udrží v kořenové zóně plodiny. Po ukončení fertigace ponechte čas na průtok čisté vody systémem a na odplavení zbývajících částic, které by mohly ucpat emitory. K určení doby, kdy začít se vstřikováním hnojiva, je zapotřebí několik informací. Nejprve zjistěte, jak dlouho trvá, než voda dosáhne emitoru, který je nejvzdálenější od místa vstřikování. Pozorujte to během prvních zavlažovacích aplikací a poznamenejte si to. Dále určete, jak dlouho trvá vstříknutí požadovaného množství hnojiva. To lze provést načasováním skutečného vstřikování nebo výpočtem na základě objemu vstřikovaného roztoku a průtoku zavlažovacího systému a čerpadla. Může být užitečné sledovat průtok živin vstřikováním přírodního potravinářského barviva jako značky. Ke sledování roztoku u emitérů lze použít také měřič elektrické vodivosti (EC). Nakonec vypočítejte, jak dlouho před koncem zavlažování je třeba začít vstřikovat hnojivo, a to sečtením:

1. času, po který voda putuje od místa vstřikování k nejvzdálenějšímu emitoru;
2. času, po který je třeba vstřikovat roztok hnojiva;
3. času, po který se poslední kapka roztoku hnojiva dostane k nejvzdálenějšímu emitoru; a
4. dalšího času na propláchnutí systému.

Předpokládejme například, že cesta vody z místa vstřikování k nejvzdálenějšímu emitoru trvá ½ hodiny, vstřikování roztoku 1 hodinu a proplachování systému ½ hodiny. Pak by fertigace měla začít 2,5 hodiny před koncem zavlažovací akce: ½ hodiny na cestu vody z místa vpichu k nejvzdálenějšímu emitoru + 1 hodina na vstříknutí roztoku + ½ hodiny na to, aby poslední kousek roztoku hnojiva dosáhl nejvzdálenějšího emitoru + ½ hodiny na propláchnutí systému. Pokud aplikace požadovaného množství vody na pole trvá 7 hodin, pak by v tomto příkladu fertigace začala 4,5 hodiny ( 7 – 2,5) po zahájení zavlažování. Další informace o plánování kapkové závlahy naleznete v níže uvedených zdrojích o kapkové závlaze.

Po vstřikování je třeba závlahový systém zcela vypláchnout, aby se kapací potrubí udrželo čisté a zabránilo se jeho ucpání. Pokud se ucpávání stane problémem, může pomoci otevřít konce bočních vedení a pravidelně během sezóny propláchnout vodu skrz kapací pásku a ven z konců vedení.

Rozdělení živin v půdě

Živiny dodávané prostřednictvím kapkové závlahy se rozdělí podle průběhu smáčení půdy. Vzorce smáčení půdy bývají polokulovité nebo oválné s nejširší částí v hloubce emitoru (nebo na povrchu půdy, pokud není kapací páska zakopána) a nejhlubším bodem přímo pod emitorem. Vzdálenost, kterou voda v půdě horizontálně urazí, a hloubka smáčení závisí na struktuře půdy, rychlosti zavlažování a délce zavlažování. Rychlost a doba trvání zavlažování by měly být upraveny podle potřeby vody v plodinách.

Úspěšná fertigace

Následují některé obecné pokyny týkající se fertigačních přípravků a zavlažovacích systémů pro injektáž hnojiv, upravené podle knihy „Commercial vegetable production, fertigation of vegetable crops“ (Marr, 1993).

• Používejte hnojiva, která se snadno mísí s vodou; pokud se produkt zcela nerozpustí, měl by mít malou velikost částic, které zůstanou v suspenzi a projdou emitory bez ucpání.
• Před zahájením vstřikování zcela natlakujte systém kapkové závlahy; emitor nejdále od čerpadla musí být při zahájení vstřikování pod plným tlakem.
• Za účelem ochrany vodního zdroje nainstalujte mezi zdroj vody a injektor hnojiva zařízení proti zpětnému toku. V některých státech je to vyžadováno zákonem a vlastnosti zařízení mohou být specifikovány. Informujte se u státních nebo místních úřadů.
• Instalace filtru mezi injektor a postranní potrubí zajistí odfiltrování nerozpuštěných částic, aby nedošlo k ucpání emitérů. V závislosti na zdroji vody a typu injektoru může být filtr vyžadován také mezi zdrojem vody a injektorem.
• Vstřikujte hnojivo alespoň tak dlouho, dokud systém nedosáhne plného tlaku. To umožňuje každému emitoru v kapkovém vedení stejnou dobu kontaktu s živným roztokem při jeho průchodu zavlažovacím systémem a snižuje variabilitu distribuce hnojiva.
• Po vstřikování úplně vypláchněte živiny ze zavlažovacího systému, aby se kapací vedení udrželo čisté a zabránilo se jeho ucpání.

Zavlažovací zařízení

Injektory vypouštějí koncentrovaný živný roztok do hlavního vedení zavlažovacího systému. Existují dva základní způsoby činnosti injektorů hnojiv: Venturiho a obtokový.

Venturiho obtok: Venturiho injektor pracuje na principu, že při průchodu vody zúženou zónou vzniká sání (podtlak). Toto sání se využívá k nasávání roztoku hnojiva do zavlažovacího potrubí. Tlak vody a průtok jsou u Venturiho injektorů poněkud proměnlivé, což má za následek, že koncentrace zavlažovacího hnojiva se během doby vstřikování řídí pulzním průběhem. V mnoha provozech však není konstantní koncentrace v konečném roztoku nutná a Venturiho injektory se úspěšně používají na mnoha farmách. Hozon je nejběžnějším příkladem jednoduchého, levného a snadno udržovatelného Venturiho injektoru. Tyto malé injektory mají nízký vstřikovací poměr, a proto vyžadují velkou zásobní nádrž na hnojivo, což omezuje jejich použití na malé plochy (obvykle ½ akru nebo méně). Pro větší plochy jsou k dispozici větší Venturiho injektory, například Mazzei (obr. 1).

Obrázek 1. Injektor Mazzei, připravený k zasunutí do zavlažovacího potrubí, je běžně používaný Venturiho obtokový injektor a je vhodný pro hnojení ploch větších než ½ akru. Foto: Tim Coolong, University of Kentucky.

Pozitivní výtlak: Injektory s pozitivním výtlakem využívají k vstřikování hnojiva do zavlažovacího potrubí vratný pohyb pístu nebo membrány. Tato čerpadla se instalují do potrubí a nevyžadují obtok (obr. 2). Tlak vody, která protéká vstřikovačem v zavlažovacím potrubí, poskytuje energii potřebnou k aktivaci procesu vstřikování. Roztok hnojiva je vtahován do zavlažovacího potrubí v přesných objemech při konstantní koncentraci a průtoku. U membránového čerpadla se roztok hnojiva na rozdíl od pístového čerpadla nedostává do kontaktu s mechanismem čerpadla. Z tohoto důvodu má membránové čerpadlo méně problémů s provozem, údržbou a výměnou dílů. Objemová vstřikovací čerpadla poskytují větší vstřikovací poměry a vyžadují menší zásobní nádrž na hnojivo. Díky těmto vlastnostem jsou tyto injektory vhodné pro velké plochy. Mezi běžně používané značky objemových vstřikovačů patří vstřikovače Dosatron, DosMatic a Chemilizer.

obrázek 2. Příkladem membránového vstřikovače s pozitivním výtlakem je vstřikovač Chemilizer. Foto: Tim Coolong, University of Kentucky.

Organické hnojivé produkty

Aby bylo hnojivo účinně dodáváno zavlažováním, musí být rozpustné a/nebo veškeré nerozpuštěné částice musí být schopny projít zavlažovacím systémem, aniž by způsobily ucpání. Existuje mnoho ekologicky schválených kapalných hnojiv a práškových hnojiv, která jsou zcela rozpustná a lze je použít pro fertigaci. Nové informace týkající se kapalných organických hnojiv naleznete v příručce USDA National Organic Program Handbook (2010). V tabulce 1 jsou uvedeny produkty ze Seznamu značkových materiálů programu ekologických potravin washingtonského ministerstva zemědělství (WSDA) a Seznamu produktů Ústavu pro kontrolu organických materiálů (OMRI) (k březnu 2010), které byly na etiketě označeny jako vhodné pro fertigaci. Další informace týkající se vstupů naleznete v souvisejícím článku eOrganic Can I Use This Input On My Organic Farm. Před použitím jakéhokoli nového produktu se vždy poraďte se svým certifikačním orgánem.

Analýza nákladů na fertigační přípravky

Tabulka 1 obsahuje analýzu nákladů na fertigační přípravky na základě nákladů na jednotku dusíku. Analýza zahrnovala tři kroky. Nejprve byla stanovena cena produktu od komerčních dodavatelů (ceny produktů byly stanoveny v listopadu 2009). Za druhé, u produktů prodávaných na objemovém základě byli kontaktováni výrobci, aby získali informace o objemové hmotnosti. Pokud se například výrobek prodával na galony, byl výrobce dotázán, kolik váží galon výrobku. A za třetí, hodnota obsahu dusíku na etiketě výrobku byla použita k výpočtu nákladů na jednu libru dusíku z daného výrobku. K výpočtu nákladů na jednotlivé hnojivé výrobky byla použita kalkulačka organických hnojiv vyvinutá Oregonskou státní univerzitou. Na základě této analýzy se náklady na jednu libru dusíku u kapalných a rozpustných organických hnojivých výrobků pohybovaly od 4,60 do 136,50 USD za libru a množství dusíku v hnojivých výrobcích se pohybovalo od 0,4 do 5 %.

Uvažování o kapalných organických hnojivech

Při výběru hnojivého produktu pro fertigaci je třeba kromě ceny za jednotku dusíku zohlednit také

• přítomnost jiných živin než dusíku
• vyváženost živin
• snadnost aplikace

Dále, některé přípravky se snadno rozpouštějí ve vodě a jsou rychle vstřikovány do zavlažovacího systému, aniž by způsobovaly problémy, jako je ucpání filtrů a emitérů, zatímco jiné přípravky se snadno nerozpouštějí nebo je u nich větší pravděpodobnost ucpání emitérů. Další důležitou otázkou je přítomnost rozpustných solí v hnojivu. Některá organická kapalná a rozpustná hnojiva, zejména ta s vyšším obsahem dusíku, bývají vyráběna s dusičnanem sodným (NaNO3), běžně nazývaným chilský dusičnan nebo chilská sůl. Dusičnan sodný je přirozeně se vyskytující sloučenina dusíku, která obsahuje 16 % dusíku (N), hojně se používá pro organická hnojiva a je dobře rozpustná ve vodě. Při rozpouštění dusičnanu sodného jsou ionty sodíku dostupné pro příjem rostlinami v půdním roztoku a mohou být pro některé plodiny problematické, pokud jsou přítomny v relativně vysokých dávkách. Pěstitelům se doporučuje testovat produkty v malém měřítku, aby se ujistili, že je produkt vhodný pro konkrétní zavlažovací systém a plodinu (plodiny), kde bude použit. Dusičnan sodný je sice povolen, ale nařízení NOP uvádí, že použití dusičnanu sodného je omezeno na maximálně 20 % celkové potřeby dusíku plodiny.

Pěstitelé by si také měli uvědomit, že v říjnu 2009 požadoval Národní ekologický program USDA (NOP) důkladnou kontrolu všech kapalných organických hnojiv s obsahem dusíku vyšším než 3 %. Důvodem této revize bylo zjištění NOP ze začátku roku 2009, že dva produkty kapalných organických hnojiv na trhu v USA nejsou v souladu s předpisy NOP. Jednalo se o dva výrobky Marizyme a Agrolizer, oba vyráběné společností Port Organic, Ltd. Hnojiva s vyšším podílem dusíku (>3 %) musí mít nyní dokumentaci poskytnutou inspekcí třetí strany, která prokazuje, že veškerý dusík pochází ze schválených zdrojů. Podmínkou uznání ze strany NOP je, že třetí strany, které kontrolují výrobky, musí provést audit výrobců hnojiv na základě předpisů NOP a také samy projít auditem. Tato přísnější opatření mají certifikačním orgánům pomoci co nejlépe rozhodovat při schvalování organických hnojiv a dalších vstupů.

Odkazy a citace