Эффективность использования растворов минеральных удобрений на активированной воде в условиях защищенного грунта Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

филов, А.Е. Маркова, В.Н. Судаченко. - 95112594/13; Заявлено 18.07.95; Опубл. 10.04.99, Бюл№ 10, Приоритет 18.07.95

3. Пат. 2191500 Россия. Система полива и подкормки растений / С.Г. Хазанова, А.Е. Маркова, И.И. Иванова, В.Н. Судаченко. -2000114401/13; Заявлено 05.06.2000; Опубл. 27.10.2002, Бюл № 30, приоритет 05.06.2000

Получено 13.05.2003.

УДК 631.8:631.544

В.Н. СУДАЧЕНКО, канд. техн. наук; А.Е. МАРКОВА, канд. с.-х. наук; Н И. ИВАНОВА

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТВОРОВ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЕ В УСЛОВИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА

Приведены результаты проверки нового способа приготовления растворов минеральных удобрений на католите и смеси католита с анолитом и воздействия их при подкормке томата. При этом использовали изготовленный электроактиватор, обеспечивающий разложение водопроводной воды на ка-толит с рН 9,4-10,4 и анолит с рН 3,2-3,8.

В условиях использования высокоэффективных технологий в защищенном грунте особая роль отводится технологиям, позволяющим снизить потери элементов минерального питания растений, защитить окружающую среду от загрязнения. Для более эффективного использования растениями элементов минерального питания и снижения загрязнения ими грунтовых вод нами разработан способ электрохимической активации поливной воды и приготовления растворов минеральных удобрений на ее основе. Электрохимическая активация воды позволяет снизить минерализацию воды, изменить химический и ионный состав и повысить ее биологическую активность.

В тепличном овощеводстве принята традиционная технология выращивания овощей на грунтах, среди которых преобладают насыпные субстраты. Их состав обусловлен находящимися поблизости ре-

сурсами. В Северо-Западной зоне РФ основным компонентом тепличных грунтов является торф. Оптимальным для большинства тепличных культур являются органо-минеральные субстраты, которые состоят из 50-60% торфа, 20-30% почвы (гумусовых горизонтов) и 10-20% навозного компоста [1].

Длительное использование грунта (в течение 6-7 лет) приводит к существенному снижению (в 2-3 раза) количества почвенного воздуха по сравнению с содержанием его в грунте 1-2-летнего использования.

Негативные процессы в грунтах (переувлажнение, интенсивная минерализация и др.) можно снизить путем добавления рыхлящих материалов (торф верховой, кора древесная, соломенная резка, верми-компост).

Мощность насыпного грунта должна быть не менее 25-35 см, содержание органического вещества - 20-40%, плотность 0,4-0,5 г/см3, общая пористость 70-80%. Перед посадкой рассады томатов в теплицу через 2-3 дня после внесения минеральных удобрений грунт необходимо увлажнить до 75-80% НВ. Относительная влажность воздуха в теплице должна быть на уровне 60-70%.

В 1997-1999 гг. нами были отработаны отдельные элементы технологии выращивания томата с использованием активированных вод (катодной и смеси катодной с анодной в соотношении 1:0,9).

Были исследованы следующие варианты:

ВВ (водопроводная вода), полив и подкормки растворами удобрений, приготовленных на ВВ;

КВ (катодная вода), полив и подкормки растворами удобрений, приготовленных на КВ;

КВ+АВ (смесь катодной и анодной вод), полив и подкормки растворами удобрений, приготовленных на смеси активированных вод.

Влияние активированных вод на растения проверяли на томатах сорта Агата. Агротехника и уход за растениями общепринятые. Оптимальный уровень содержания элементов питания в грунте поддерживали внесением растворов минеральных удобрений одновременно с поливом.

Для подкормки в течение вегетационного периода использовали аммиачную селитру, аммофос, азофоску, сернокислый калий, сернокислый магний, марганцовокислый калий и медный купорос в дозах с учетом содержания элементов питания в грунте (по результатам анализа).

Важной особенностью системы полива является возможность осуществления одновременно с подачей воды подпитки растений солями минеральных удобрений. В этом случае полив проводится раствором минеральных удобрений, приготовленных с помощью специального растворного узла [2].

Разработанное нами оборудование по электроактивации поливной воды и приготовление на ее основе растворов минеральных удобрений устанавливается в растворном узле любого типа теплиц (промышленные, фермерские и др.) [3], может устанавливаться самостоятельно и переключаться на подачу воды в баки с маточными растворами, бак-смеситель или непосредственно в теплицы.

Наиболее целесообразна установка оборудования на линии подачи воды в теплицу (см. рисунок). Возможны два режима работы оборудования:

режим реального времени, когда оборудование включается во время подкормки растений, продолжительность работы его зависит от продолжительности подкормки растений;

режим накопления активированной воды, когда оборудование работает в ночное время - в часы провала графика нагрузки энергосистемы.

Для приготовления рабочего раствора удобрений рекомендуем использовать активированную воду - смесь католита с анолитом (рН 6,5-7,0) или для физиологически кислых удобрений - католит (рН 9,4-10,4).

Оптимальный уровень содержания элементов питания на протяжении вегетации растений поддерживали внесением минеральных удобрений одновременно с поливом. Концентрация и состав питательного раствора зависели от содержания того или иного элемента в грунте в доступной форме и возраста растений томата. Нейтрализация бикарбонатов, хлоридов и натрия в поливной воде достигается электрохимической активацией в электроактиваторе.

Технологический процесс приготовления и внесения рабочего раствора минеральных удобрений на активированных водах включает: приготовление католита и анолита в электро-активаторе, приготовление смеси двух активированных вод (католита с анолитом) в заданных соотношениях, приготовление раствора удобрений на католите и внесение растворов удобрений в почву при регулярных подкормках растений в течение вегетационного периода, периодический контроль

(путем отбора почвенных проб и их анализа по общепринятым методикам).

V

V

1 ( 1 •

1 I • 1 1 1 1 1

1 1 '

8-

и

сз

Ч

со

о

и О Я а о

И

н о сз а

и

и

Для физиологически кислых минеральных удобрений рабочий раствор готовили на основе активированной воды - католита с рН 9,4-10,4, при этом он приобрел свойства физиологически слабокислого.

Растворы суперфосфата двойного 0,5 г/л на катодной воде приобретали свойства слабокислых с рН 6,3 по сравнению с водопроводной водой (рН 5,3) (табл. 1).

Таблица 1

Кислотность растворов минеральных удобрений, приготовленных на различных водах

Удобрение Концентрация, г/л Показатели кислотности растворов, рН

ВВ KB КВ+АВ

Аммиачная селитра 1,5 6,77 7,63 6,71

Аммо фос+серно -кислый 1,5+0,42 6,52 7,52 6,89

магний

Азофоска 2,5 5,60 6,20 5,63

Суперфосфат 0,5 5,30 6,30 5,80

двойной 1,0 4,50 6,00 5,45

Концентрация рабочего раствора, подаваемого в подкормку растениям измеряется электропроводностью (ЭП) и выражается в миллисименсах (мСм/см). Для культуры томата в начале вегетации ЭП колеблется в пределах 2,0-2,5, затем снижается до 1,5-2,0 мСм/см.

Подкормка томата растворами минеральных удобрений на активированных водах оказывало влияние на урожайность и выход стандартной продукции (табл. 2). Использование активированных вод (смесь католита с анолитом) позволило повысить количество стандартных плодов томата на 18,4% по сравнению с традиционной технологией (41,8 т/га).

В результате проведенных агрохимических анализов тепличного грунта по фазам роста и развития томатов рассчитали коэффициент использования и потери основных элементов питания [4]

Таблица 2

Урожайность плодов томата сорта Агата (1997-1998 гг.)

Технологии Урожайность, кг/м2 Прибавка

кг/м2 %

Традиционная (водопроводная вода) 5,71 - -

Новая (католит) 6,61 0,90 15,76

Новая (смесь католита с анолитом) 6,53 0,82 14,36

Предоставленный растениям азот (табл. 3) в варианте на смеси католита с анолитом (77,88 г/м2) расходовался значительно эффективнее, потери его составили всего 1,68% по сравнению с вариантом на водопроводной воде, где потери азота составили 30,25%. Потери азота в варианте с катодной водой также снижались по сравнению с водопроводной водой и составили 13,53%. Процент использования азота растениями томата из растворов, приготовленных на водопроводной воде, составил 22,07%, на католите - 26,47%, на смеси католита с анолитом - 28,39%.

Отмечали существенные потери фосфора (Р20^) - 21,35% и калия (К20) - 22,9% в варианте с водопроводной водой. Использование растворов минеральных удобрений на активированных водах католите и смеси католита с анолитом снижали химическое связывание почвой фосфорной кислоты, вследствие чего потери фосфора в форме Р205 составили соответственно 7,42 и 2,04%%.

Также отмечали снижение фиксирования почвой подвижной формы калия (К20) в вариантах на смеси активированной воды (от 11,75 до 0,00%) по сравнению с водопроводной водой - 22,9%.

Пример расчета потерь калия в 1997 году:

всего предоставлено растениям калия 100,64 г/м2, вынесено с урожаем 52,29 г/м2 и осталось в почве 86,32 г/м2

100,64 - 100% 138,61 -х х= 137,73

Потерь калия в почве в 1997 г. не было, количество калия в почве превысило расходы на 37,73 г/м2.

Потери калия в почве в 1998 г.: всего предоставлено растениям калия 178,16 г/м2, вынесено с урожаем 29,99 г/м2, осталось в почве 84,32 г/м2

178,16- 100% 114,31 -х х = 64,16

Потери составили 35,84 г/м2.

В среднем за 2 года потерь калия практически не было (приход К20 в 1997 году превысил расход К20 в 1998 г.). Потери в среднем составили 00,00.

При расчете выноса калия урожаем томата нами были взяты принятые в овощеводстве защищенного грунта средние показатели, в частности, по калию 6,3 г К20 на 1 кг продукции [1].

Применение растворов минеральных удобрений, приготовленных на активированной воде, повышали расходование элементов питания (азота, фосфора и калия) на формирование урожая томатов и пополнение запаса питательных веществ в грунте.

Таблица 3

Коэффициент использования и потери питательных веществ при выращивании томата сорта Агата (1997 - 1998 гг.)

Вид используемой воды Предоставлено растениям, г/м2 Вынесено с урожаем, г/м2 Осталось в почве, г/м2 Коэффициент использования, % Потери, %

азот (]\Г-МН4+]\Г-даз)

Водопроводная вода 85,76 19,13 41,18 22,07 30,25

Католит 86,24 22,10 50,52 26,47 13,53

Католит+анолит 77,88 21,81 54,04 28,39 1,68

фосфор (Р205)

Водопр.вода 53,20 6,86 33,08 13,35 21,35

Католит 47,04 7,94 36,32 16,65 7,42

Католит+анолит 41,24 7,84 32,92 18,75 2,04

калий (К20)

Водопроводная вода 151,68 36,01 77,72 24,74 22,90

Католит 147,92 41,68 76,36 32,36 11,75

Католит+анолит 139,40 41,14 85,32 34,40 00,00

Электротехнологический процесс подготовки минеральных удобрений на активированной воде в подкормку томата позволил повысить уровень производительности труда на 16,3% за счет прибавки урожая. Отмечали снижение трудоемкости произведенной продукции с 0,02 чел.ч/руб (базовая) до 0,01 чел.ч/руб (новая технология).

Удельные трудозатраты снижались с 0,1 (базовая) до 0,09 (новая) чел.-ч/кг продукции (табл.4).

Таблица 4

Технико-экономическая оценка эффективности электротехнологического процесса подготовки растворов минеральных удобрений на активированной воде в подкормку томата

Технико -экономические показатели Новая или улучшенная технология Лучшая традиционная

Прибыль, руб./га 9698 -

Капитальные вложения, руб. 2632 -

Производительность труда, 67,97 58,27

руб./ч

Трудоемкость произведенной 0,01 0,02

продукции, чел.-ч/руб. 0,25 -

Удельная электроемкость, 0,09 ОД

МДж/кг

Удельные трудозатраты, чел.-

ч/кг

Применение растворов минеральных удобрений на смеси активированных вод (католит и анолит) в подкормку томата позволило существенно снизить потери основных элементов питания в почве и повысить коэффициент их использования растениями по сравнению с традиционной технологией приготовления растворов удобрений на водопроводной воде.

Удельная энергоемкость технологического процесса подготовки растворов минеральных удобрений на активированной воде составила 0,25 МДж/кг продукции. Годовой экономический эффект от вне-

дрения нового варианта подготовки растворов минеральных удобрений составил 9698 руб./га.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ващенко С.Ф. Овощеводство защищенного грунта. -М.: Колос, 1974. - С. 94-102.

2. Технологическое оборудование /Научно-информационный журнал « Гавриш» - М. - 1998. - №3 . С. 18-22.

3. Технология промышленного производства овощей в зимних теплицах: Рекомендации. - М., ВО "Агропромиздат" - 1987. -С. 20.

4. Ващенко С.Ф., Иорданоеа М. Промышленное производство овощей в теплицах. - М. Колос. - София: Земиздат. - 1977. -С.182-195.

Получено 13.05.2003.

УДК 631. 2. 234 A.B. ЖЕБРАКОВ

ПОДКОРМКА РАСТЕНИЙ УГЛЕКИСЛЫМ ГАЗОМ В КУЛЬТИВАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА

Дан анализ современного состояния подкормки растений углекислым газом. Отмечается возросшее техническое оснащение технологического процесса подкормки растений углекислым газом. Приводятся доводы о необходимости внедрения более совершенных систем контроля и управления для достижения наибольшего эффекта от применения этого агротехнического приема. Предлагается схема лабораторной установки для исследования

118