Как подготовить маточный раствор для фертигации
Как подготовить исходный раствор для фертигации
В пропорциональной фертигации концентрированные питательные растворы готовят в нескольких резервуарах. Растворы вводят в поливную воду в подходящих пропорциях. Эти концентрированные растворы известны как «маточные растворы».
В фертигации не достаточно знать, какое количество удобрений должно быть применено. Также и другие факторы должны быть приняты во внимание при составлении растворов. Основными факторами являются:
• Количество резервуаров для хранения.
• Скорость впрыскивания (или время впрыскивания).
• Тип используемых удобрений.
• Взаимодействие удобрений с водой (эндотермические реакции, реакции с элементами, присутствующими в воде).
Некоторые удобрения взаимодействуют с образованием нерастворимых соединений и выпадают в осадок. Выпавшие в осадок питательные вещества блокируются и не доступны для растения. Другой неблагоприятный эффект этого — засорения в ирригационном оборудовании.
Характеристика основных удобрений, используемых в фертигации
Например, не следует смешивать удобрения, содержащие кальций, с удобрениями, содержащими сульфаты и фосфаты. Несовместимые удобрения должны растворяться в различных резервуарах.
Совместимость растворимых удобрений, используемых в фертигации
С – совместимые,
У – растворимость уменьшается, Н – несовместимые.
Наиболее
распространенными реакциями несовместимости с выпадением в осадок являются:
Как определить количество необходимых
резервуаров (число маточных растворов)?
Тип используемых удобрений и их совместимость определяют минимальное количество
необходимых маточных растворов. Качество поливной воды и питательных веществ,
имеющихся в почве, влияют на количество резервуаров для хранения, так как они
определяют, какие удобрения использовать.
Если источник воды содержит необходимые питательные вещества, такие как кальций, сера и
магний, в достаточных концентрациях, не будет необходимости использовать
удобрения, содержащие эти элементы, в программе питания. Как правило,
использование удобрений, содержащих кальций, магний или серу требует
использования от 2-х до 4-х резервуаров для хранения из-за ограничений
совместимости.
Например, предположим, что должны быть использованы такие удобрения: нитрат калия, нитрат кальция, моноаммонийфосфат (MAP) и сульфат магния.
В этом случае, необходимы, по крайней мере, три резервуара. Нитрат кальция несовместим
с MAP и сульфат магния несовместим с MAP.
Возможное распределение выглядит следующим образом:
Резервуар 1: MAP.
Резервуар 2: нитрат кальция + нитрат калия.
Резервуар 3: Сульфат магния.
Растворимость удобрений
Растворимость удобрения определяется как максимальное количество удобрения, которое может быть полностью растворено в заданном объеме воды. Превышение максимального
количества приведет к выпадению в осадок удобрений в ирригационной системе и
может быть очень серьезной проблемой. Растворимость выражается в единицах
масса/объем воды.
Например: грамм/литр или фунтов/Галлон.
Растворимость каждого из удобрений зависит от температуры воды, в которой оно растворяется.
Растворимость большинства удобрений возрастает с повышением температуры. Таким
образом, при более низких температурах, маточные растворы должны быть более
разбавленными. При более высоких температурах маточные растворы могут быть
более концентрированными.
Эффект общего иона — растворимость удобрения также зависит от других удобрений, растворенных в маточном растворе. Когда удобрение растворяется в резервуаре для хранения с другими удобрениями и оба содержат общий ион, растворимость обоих удобрений
снижается. Например, нитрат калия и сульфат калия совместимы
и могут быть растворены в одном резервуаре для хранения. Тем не менее,
так как оба содержат калий, его растворимость снижается при смешивании.
Коэффициент инжекции
Коэффициент инжекции определяется как соотношение между объемами растворов удобрений, вводимых в поливную воду. Таким образом, он выражается в единицах объем/объем.
Например: литры/м3, галлон/100 галлонов или % (проценты).
Его можно рассчитать следующим соотношением: дозировка ввода удобрений / пропускная
способность ирригационной системы. Там, где дозировка ввода и пропускная
способность выражены в единицах объема / времени.
Например, если инжектор имеет всасывающую способность 200 л/ч, а пропускная
способность системы 40 м3/час, то коэффициент инжекции выглядит следующим образом:
200л/ч / 40м3/ч = 5 л/м3. Этот результат может также быть выражен, как 0,5% или
в соотношении 1:200.
Минимальный коэффициент инжекции зависит от растворимости удобрений и потребностей культур в питательных веществах. Потребности культур в питательных веществах определяют
количество удобрений, которые будут применены на плантации. Растворимость
удобрения определяет максимальное количество, которое может быть растворено в
резервуаре. Если, например, растворимость удобрения составляет 100 г/л, и
требуемая концентрация этого удобрения в поливной воде составляет 500 г/м3,
минимальный коэффициент инжекции будет следующим:
500 (г/м3) / 100 (г/л) = 5 л/м3.
При более низком коэффициенте инжекции требуется большее количество растворенного
удобрения в резервуаре, для того, чтобы достичь той же концентрации,
равной 500г / м3 в поливной воде.
500 (г/м3) / 100 (г/л) = 5 л/м3.
Предположим, что коэффициент инжекции 4 л/м3. 4 л/м3 = 500 (г/м3) / Х (г/л)
Х = 500 (г/м3) / 4 (л/м3) = 125
г/л, что превышает растворимость этого удобрения.
Для преобразования коэффициента инжекции во время инжекции используем следующее
уравнение:
Время инжекции (мин.) = (F Х D Х PI) / DI,
где F = Пропускная способность системы орошения (м3/ч);
D = Продолжительность полива (мин.);
PI = Коэффициент инжекции (л/м3);
DI = Всасывающая способность инжектора (л/час).
Потребность в питательных элементах некоторых сельскохозяйственных культур
Примечание: потребности должны быть распределены в соответствии с фенологической фазой развития культуры.
Технические характеристики удобрений, используемых в фертигации
Источник
Питательный раствор — основа полноценного развития растений при капельном поливе.
Составить питательный раствор можно двумя способами: на основе комплексных удобрений или используя исключительно простые. Очень важно при подборе удобрений учитывать то, что они должны быть полностью водорастворимыми и не содержать балластных примесей. Если Вы решаете использовать простые отечественные удобрения, то обязательно надо предусмотреть приобретение комплексона ОЭДФ. Эта кислота используется в небольших количествах (400-800 г/ 1000 л маточного раствора в зависимости от химического состава поливной воды) и выполняет четыре функции:
1) облегчает усвояемость растениями элементов питания, образуя хелаты металлов (выступает в роли хелатирующего реагента),
2) способствует улучшению растворимости удобрений и получения чистого прозрачного раствора,
3) позволяет повышать концентрацию маточного раствора (это очень актуально в летний период),
4) препятствует отложению минеральных солей в капельницах и трубопроводах, что продлевает срок службы системы полива.
При проектировании систем капельного полива необходимо предусмотреть наличие узла предварительного приготовления маточных растворов, в котором начинается процесс приготовления раствора.
Предположим, что нам надо приготовить 1000 литров маточного раствора, используя простые отечественные удобрения. Делается это так:
В бак предварительного приготовления маточных растворов наливаем 500 л горячей воды и включаем мотор-редуктор мешалки.
Добавляем комплексон ОЭДФ (если готовим бак Б, в состав которого входит калий сернокислый, являющийся самым труднорастворимым удобрением). При использовании импортных комплексных удобрений необходимость применения комплексона отпадает, так как он уже входит в их состав.
Вводим удобрения, начиная с самого труднорастворимого.
После тщательного перемешивания, при помощи специального насоса перекачиваем готовый раствор через фильтр (130мкм) в маточный бак растворного узла.
Добавляя воду в освободившийся предварительный бак и используя тот же самый насос, промываем трубопровод от бака предварительного растворения до маточного бака.
Готовим отдельно раствор микроэлементов (например, в ведре) и выливаем его в бак с маточным раствором. В этом случае лучше не использовать бак предварительного растворения, чтобы избежать малейших потерь микроэлементов.
Доводим уровень маточного раствора до отметки 1000 л в основном баке, добавляя воду.
Для того чтобы добиться лучшего регулирования кислотности питательного раствора, в маточный раствор рекомендуется добавлять кислоту в таком количестве, чтобы при приготовлении раствора (без включения кислотного бака) рН равнялась 6,0. Для достижения заданного рН 5,5-6,0 следует включить кислотный бак.
Необходимо четко следить за кислотностью маточного раствора, в который добавляется хелат железа, так как он сохраняет свою стабильность при определенном для каждого вида хелата значения рН. Как правило, при использовании хелата железа DTPA в бак достаточно добавить 3 литра 58%-ной азотной кислоты (рН раствора равен 3,5-4,0). Все остальное количество необходимой согласно расчетам кислоты добавляется в другой бак.
После того, как раствор приготовлен, агроном всегда может проконтролировать его качество. Для этого необходимо в литр воды добавить 10 мл раствора А и 10 мл раствора Б, перемешать и замерить ЕС и рН полученного раствора. Результат замеров должен соответствовать расчетным показателям.
При расчете количественного состава раствора следует учитывать соответствие концентрации маточного раствора и задаваемого параметра ЕС. Для стабильности работы миксера лучше, чтобы разница между расчетной и задаваемой ЕС была в пределах 0,5 мСм/см. Например, если маточный раствор при разбавлении 1:100 имеет ЕС=2,5 мСм/см, то этим раствором можно работать в диапазоне 2,0-3,0 мСм/см.
На качество раствора влияет также и срок его использования. Это надо учитывать (особенно в периоды с малым расходом раствора) и готовить такое количество, которое будет израсходовано не более чем за неделю. Баки для маточных растворов должны быть светонепроницаемыми, их следует закрывать крышками содержать в чистоте.
Таким образом, правильно рассчитанный и приготовленный маточный раствор обеспечит надежную работу миксера (растворного узла), что в итоге создаст условия полноценного питания растений в теплице и обязательно приведет к повышению урожайности.
Источник
Расчет концентрации маточного раствора для дозатора и инжектора.
Речь пойдет исключительно о расчете концентрации маточного раствора и определении процента дозирования на дозаторе. Я пользуюсь дозатором DOSATRON DE25RE2 0.2-2%. В качестве подкормки использую водорастворимые удобрения «Мастер» фирмы Valagro. При фертигации производитель рекомендует применять 0.05-0.2% раствор. Как добиться данной концентрации?
Предположим нам необходимо внести через каплю 300гр. удобрений.
Какой концентрации будет маточный раствор и какую выставить дозировку на дозаторе, чтобы получить, например, 0.05% раствор? В 1л (1000гр) 0.05% раствора содержится 1000х0.05%=0.5гр удобрений. Можно воспользоваться 2-мя алгоритмами подсчета:
- Начнем с установки процента дозирования на дозаторе. Установим, например, 1.5%. Тогда при подготовке 1 литра (1000гр) готового раствора дозатор впрыснет 1.5% маточного раствора, что составит 15гр (15гр.=1000гр х1.5%). В 15гр маточного раствора должно содержаться 0.5гр удобрений, чтобы получить раствор для фертигации заданной концентрации. Итак, определим концентрацию маточного раствора: 0.5гр/15грх100=3.33%. На 300гр удобрений необходимо добавить 8700гр воды (8700=300х96.67%/3.33%).
- Приготовим маточный раствор: к 300гр удобрений добавим, например, 5л (5000гр) воды. Получим 5,66% раствор (300гр/5300грх100=5,66%). В 1000гр маточного раствора содержится 56,6гр (1000гр х5,66%=56,6гр) удобрений. Далее необходимо выставить процент дозирования на дозаторе для приготовления 0.05% раствора. Чтобы получить необходимые 0.5гр удобрений в 1л (1000гр) готового раствора, дозатор должен впрыснуть 8.83гр маточного раствора (0.5грх100%/5,66%=8.83гр). Процент дозирования приблизительно равен 0.9% ( 8.83грх100/1000гр=0.88%).
В результате применения 2-х алгоритмов подсчета получаем совершенно различный процент дозирования. Но основная цель достигнута! И в первом, и во втором случае дозатор подготовит 0.05% раствор для нашей фертигации!
Аналогично можно рассчитать концентрации маточного раствора для инжектора. Возмем 300гр удобрений и рассчитаем концентрацию маточного раствора для 0.07% раствора для фертигации.
Производитель рекомендует входное давление не менее 2 атм.
Обратимся к таблице. При давлении на входе 2.1 атм и давлении на выходе 1.7 атм пропускная способность инжектора на 3/4″ составит 1080л/ч, при этом объем впрыснутого маточного раствора – 34л/ч. Сколько удобрений должно содержаться в 34л маточного раствора, чтобы 1080л раствор получился 0.07% концентрации? Считаем. 1080000гр х 0.07%/100% = 756гр. – столько удобрений необходимо для приготовления маточного раствора при фертигации в течение часа! Концентрация маточного раствора составит 2.22% (756гр/34 000гр х 100 =2.22%).
Теперь перейдем к нашим 300гр. Опять составляем пропорцию и находим объем воды.
300 гр х 97.78%/2.22% = 13 213гр или приблизительно 13 литров. При заявленном давлении такой объем маточного раствора хватит на 23.3 мин работы инжектора (60 мин/(34 000:13 213)).
Источник
Современные методы выделения и культивирования водорослей
2.2. Маточные растворы
2.2. Маточные растворы
2.2.1. Общие комментарии
Среда в основном состоит из трех компонентов: макроэлементов, микроэлементов и витаминов, которые готовят как маточные растворы в количестве 100мл на 1л при концентрации питательных веществ, превы- шающей необходимую дозу в конечном растворе в 100 или 1000 раз. Для получения среды берут небольшое количество маточного раствора, напри- мер, всего 1мл. Использование маточных растворов дает целый ряд пре- имуществ:
— позволяет избежать ошибок при взвешивании маленьких коли- честв солей;
— однажды приготовив маточный раствор, можно многократно легко готовить питательную среду. Теоретически, если приготовить 1л маточно- го раствора и использовать 1 мл этого раствора для приготовления 1л пи- тательной среды, то можно приготовить 1000л среды.
Методика приготовления маточных растворов заключается в сле- дующем:
– добавить приблизительно 80-90% необходимого объема дистилли- рованной или деионизированной воды в мензурку;
– растворить необходимое количество взвешенного вещества при по- стоянном перемешивании. Если маточный раствор включает несколько компонентов (например, растворы микроэлементов), необходимо сначала полностью растворить первый компонент, и только после этого добавить следующий. Большинство компонентов среды легко растворяется при перемешивании, однако для быстрого растворения некоторых веществ необ- ходимо нагревание или изменение рН среды;
– разбавить полученный раствор дистиллированной или деионизиро- ванной водой до необходимого объема.
Маточные растворы необходимо хранить в холодильнике при темпе- ратуре +4 ?С в плотно закрытой стеклянной или пластиковой посуде для предотвращения изменения первоначальной концентрации в результате испарения.
Маточные растворы, содержащие субстраты, которые способствуют росту бактерий и грибов, должны быть подвергнуты стерилизации. Если маточные растворы имеют видимые признаки грибного или бактериально- го загрязнения, они должны быть приготовлены заново. Необходимо пре- дохранять растворы от испарения воды. При испарении воды концентра- ция раствора может увеличиваться до неизвестных значений. Если необхо- димо провести точные эксперименты, лучше всего использовать свежие маточные растворы макро- и микроэлементов. Ниже приводятся практиче- ские протоколы для приготовления растворов макроэлементов, микроэле- ментов и витаминов (Watanabe, 2005).
2.2.2. Макроэлементы
Маточные растворы макроэлементов необходимо готовить по от- дельности в виде сильно концентрированных растворов (см. 2.2.1.). Рас- творы фосфатов нельзя хранить в полиэтиленовых емкостях, так как фос- фат ионы хорошо адсорбируются полиэтиленом (Hassenteufel et al., 1963). Растворы силикатов не следует хранить в стеклянной посуде, так как стек- ло может переходить в раствор. Для этих целей лучше использовать теф- лоновую, полиэтиленовую или поликарбонатную посуду. Если необходи мо провести эксперимент без силикатов, маточные растворы следует хра- нить в стеклянной посуде.
2.2.3. Микроэлементы
Растворы микроэлементов обычно готовят в виде отдельных раство- ров или смешанных растворов. В некоторых случаях они добавляются не- посредственно в раствор в концентрациях от 0,1мг до 20мг на литр. Во многих, натриевая но этилендиаминтетрауксусная не во всех средах для пресноводных кислота) водорослей используется Na
EDTA в (ди- качестве хелатора. Когда используется EDTA, ее следует добавлять сразу же после добавления металлов. Практические рекомендации по последовательности приготовления растворов приводятся ниже (Watanabe, 2005).
2.2.3.1. Приготовление отдельных растворов
Отдельные (например, содержащие соли одного металла) растворы готовятся в концентрации, в 1000 раз превышающую концентрацию в ко- нечном растворе. Рецепты маточных растворов для приготовления пита- тельных сред приводятся в Приложении 1. Схема приготовления маточных растворов включает в себя два этапа:
– в дистиллированную или деионизированную воду (объемом при- мерно 800-950мл) добавляют необходимое количество микроэлементов. В случае растворения железа, кобальта, меди, марганца и цинка можно про- кипятить раствор в течение 5-10 минут для ускорения процесса;
– раствор доводят до конечного объема (1л) путем добавления дис- тиллированной или деионизированной воды.
Растворы солей хранят в холодильнике при +4 ?С в пластиковой, плотно закрытой емкости для предотвращения испарения.
Когда необходимо приготовить раствор микроэлементов небольшой концентрации, необходимо приготовить маточный раствор, очень точно взвешивая соль. Затем нужно разбавить раствор до получения необходи- мой концентрации (Watanabe, 2005).
2.2.3.2. Смешанный маточный раствор (рабочий маточный раствор)
При приготовлении смешанного маточного раствора следует соблю- дать следующую последовательность операций:
– в мензурку наливают приблизительно 80% необходимого объема дистиллированной или деионизированной воды (например, 800мл на 1 л раствора); – если в качестве хелатора используется тор, в первую очередь растворяют его;
EDTA или другой хела-
– добавляют необходимый объем каждого микроэлемента из от- дельного раствора, каждый раз хорошо перемешивая смешанный ма- точный раствор;
– доводят объем раствора до нужной величины дистиллированной или деионизированной водой и хранят его в холодильнике.
Для удобства лучше перелить маточные растворы в емкости ма- ленького объема. Например, если для приготовления конечного раство- ра требуется 1мл маточного раствора, 1мл раствора можно поместить в эппендорф и заморозить, или же разлить раствор в склянки по 10мл (Watanabe, 2005).
2.2.4. Витамины
Для культивирования водорослей обычно используют три витамина – витамин B
(тиамин), витамин B
(цианокобаламин) и витамин H (биотин). Многие водоросли нуждаются только в одном или двух из этих витаминов, но внесение витаминов, в которых водоросли не нуждаются, не может причинить им никакого вреда (Provasoli, Carlucci, 1974). Кроме этих трех витаминов, в ре- цептах некоторых сред упоминаются и другие витамины. Например, для при- готовления среды для культивирования Phacotus lenticularis (Ehrenberg) Stein необходимо добавление никотинамида (Schlegel et al., 2000).
Витамины подвергаются многократному автоклавированию вместе с конечной средой. Несомненно, это приводит к их разрушению, но даже в этом случае они сохраняют свою эффективность. Лучше всего добавлять асептические растворы витаминов в среду после автоклавирования.
2.2.4.1. Приготовление отдельных растворов витаминов
Для биотина и цианокабаламина необходимо готовить отдельные маточные растворы, и для удобства, особенно если требуется приготовить несколько сред с различным содержанием витаминов, необходимо приго- товить первоначальный раствор тиамин?HCl. Концентрация маточного раствора должна превышать концентрацию конечного раствора в 100 — 10000 раз. Точные концентрации зависят от того, какое количество вита- мина должно содержаться в среде.
Маточные растворы витаминов должны быть стерилизованы с ис- пользованием фильтров и помещены в емкости маленького объема (на- пример, 1-10мл эппендорфы или пробирки из поликарбоната) с соблюде- ние условий стерильности. В качестве альтернативы можно предложить следующий способ: первоначальный раствор может быть помещен в ма- ленькие пробирки и затем автоклавирован как окисленный раствор (рН=4,5-5), но при этом следует помнить, что некоторые пластмассы тают в автоклаве, а стеклянные пробирки могут разбиться при замораживании (Watanabe, 2005).
2.2.4.2. Смешанный маточный раствор витаминов
Для приготовления смешанного раствора, который обычно содержит все витамины, необходимо растворить аликвоту (обычно 1мл) каждого от- дельного маточного раствора в 100 или 1000мл дистиллированной или деионизированной воды. Конечный объем смешанного раствора может различаться в зависимости от необходимой концентрации того или иного витамина в растворе. Смешанный маточный раствор стерилизуется и по- мещается в маленькие емкости так, как было описано выше. Этот раствор лучше хранить в замороженном виде (Watanabe, 2005).
Источник