انواع روش های کود دهی در سیستم های آبیاری

کود دهی یک عمل کشاورزی پرکاربرد است که به کشاورزان اجازه می‌دهد تا با انجام دو رویداد در یک زمان، در زمان  و منابع صرفه جویی کنند: کوددهی و آبیاری. کارآمدترین سیستم های کود دهی بر پایه آبیاری قطره ای ساخته می‌شوند که مصرف کود را کاهش می‌دهد و مواد کودی را به ناحیه ریشه می‌رساند. این فناوری برای زمین های کشاورزی با هر اندازه ای مناسب است زیرا سیستم های کود دهی در مقیاس بزرگ و کوچک با کنترل دستی یا کاملاً خودکار وجود دارد.

در مقایسه با روش های کود دهی سنتی، کودآبیاری در کشاورزی کارآمدتر است. با کاهش آبشویی کود و آلودگی زمین و افزایش تولید محصول، کودآبیاری مزیت برای کشاورزان و محیط زیست است.

متداول ترین کودهای محلول در آب برای کود دهی عبارتند از نیترات آمونیوم، اوره، نیترات کلسیم، تیوسولفات آمونیوم، کلرید پتاسیم، سولفات پتاسیم، نیترات پتاسیم، اسید فسفریک، و سولفور.

جدا از تامین مواد مغذی مناسب، برخی از کودها می‌توانند عملکرد اسیدی و افزایش خواص خاک را افزایش دهند. باکتری تیوباسیلوس موجود در تیوسولفات آمونیوم در فرآیند حل شدن آهک و تبدیل آن به گچ شرکت می‌کند که باعث بهبود ساختار خاک می‌شود.

به طور کلی، کاربرد هدفمند مواد مغذی از طریق کود آبیاری به بهبود عملکرد، کیفیت و یکنواختی محصول کمک می‌کند. همچنین مزایای کود دهی عبارتند از:

تطبیق کوددهی با نیازهای محصول؛

بهینه سازی مصرف آب؛

صرفه جویی در هزینه ها در کاهش مقادیر کود؛

حذف آلودگی محیط زیست با کاهش مصرف کود شیمیایی؛

جلوگیری از آبشویی کود به دلیل بارندگی شدید یا آب زیاد

مقابله با فرسایش خاک

تشویق رشد سریع ریشه

تأثیر مثبت بر زیست توده میکروبی خاک

کاهش تراکم علف های هرز

در حالی که کود دهی دارای مزایای بی شماری از نظر رشد محصول و کنترل مواد مغذی است، اما دارای معایبی است که باید در نظر گرفته شود:

برای اینکه یک سیستم کود دهی به درستی کار کند، معمولاً به قطعات گران قیمت از جمله پمپ ها، انژکتورها، مخازن و کنترلرها نیاز است.حفظ یک سیستم کود دهی مستلزم نگهداری معمولی، مانند تمیز کردن و بازرسی است. موفقیت در کوددهی با کارایی سیستم آبیاری محدود می‌شود. اگر سیستم ضعیف ساخته یا کار کند، گیاهان در معرض خطر عدم دریافت آب و مواد مغذی کافی هستند.

اگر ترکیب غذایی نامتعادل باشد یا سیستم به خوبی تنظیم نشده باشد، کود دهی بیش از حد ممکن است در طول فرآیند کود دهی رخ دهدکه می‌تواند باعث آسیب جدی یا حتی مرگ گیاهان شود. کود دهی ممکن است در مکان هایی که برق وجود ندارد به یک مشکل تبدیل شود.

فن آوری کوددهی نشان می‌دهد که کودها به سیستم آبیاری دقیق از مخازن با کودهای محلول در آب پاشیده شوند. به طور معمول، این کار با انژکتورها و یک شیر کنترل فشار انجام می‌شود. اکثر سیستم های کود دهی مجهز به حسگرهایی برای اندازه گیری سطوح pH و هدایت الکتریکی هستند. به این ترتیب می‌توان نرخ کود لازم را در مزارع تعیین کرد و بر اساس آن انژکتورهای کوددهی و سیستم آبیاری را تنظیم کرد.

انواع مختلفی از سیستم های کود دهی وجود دارد که با توجه به اندازه و مقیاس، رویکرد مدیریت و استراتژی کاربردی آنها متمایز می‌شوند.

سیستم‌های کود دهی در اندازه‌ها و پیکربندی‌های مختلفی برای پاسخگویی به طیف وسیعی از کاربردها وجود دارند. سیستم های کود دهی در مقیاس بزرگ در شرکت های بزرگ برای بهبود یکنواختی خاک و در نتیجه عملکرد محصولاتشان استفاده می‌شود. به همین ترتیب، سیستم های کود دهی در مقیاس کوچک برای مزارع کوچکتر یا گلخانه ها مناسب هستند. در این مناطق کشاورزی، بلوک‌های مزرعه معمولاً بین 0.1 تا 1 هکتار وسعت دارند و کشاورزان از سیستم‌های آبیاری قطره‌ای برای رساندن مواد مغذی به محصولات خود استفاده می‌کنند.

سیستم های کنترل کود دهی می‌توانند به صورت دستی یا خودکار عمل کنند. هنگام رشد در مقیاس کوچک، محلول های کود معمولاً با دست مخلوط می‌شوند. دز هر گروه کود به صورت دستی اندازه گیری و ترکیب می‌شود. با استفاده از تایمرها، که اغلب در سیستم آبیاری گنجانده می‌شوند، کود دهی خودکار تضمین می‌کند که هر محصول مقدار مناسب آب و مواد مغذی را دقیقاً در زمان مناسب نسبت به مرحله رشد خود دریافت می‌کند. علاوه بر این، سیستم‌های کود دهی خودکار آن را بدون صرف ده‌ها هزار ساعت انسانی مورد نیاز برای تهیه و مدیریت دستی هر فرمول غذایی انجام می‌دهند.

محصول، نوع خاک و روش کشاورزی همگی در انتخاب رویکرد کاربرد کود کود دهی نقش دارند. به لطف پیشرفت‌های فناوری اتوماسیون، کشاورزان اکنون به داده‌ها و ابزارهای مورد نیاز برای اجرای رویکرد بهینه در زمینه‌های خود دسترسی دارند.

کاربرد مستمر از ابتدا تا پایان فرآیند کود دهی، کود به میزان یکنواخت اعمال می‌شود. دوز کامل کود بدون توجه به سرعت تخلیه آب تزریق خواهد شد.

اپلیکیشن سه مرحله ای در ابتدای آبیاری از کود استفاده نمی‌شود. تزریق زمانی شروع می‌شود که خاک به اندازه کافی آب خیس شد و قبل از پایان چرخه آبیاری متوقف می‌شود. سپس کود را می‌توان برای باقیمانده چرخه آبیاری از شبکه آبیاری شستشو داد.

کاربرد متناسب ارتباط مستقیمی‌بین تامین آب و میزان تزریق وجود دارد. در کود دهی متناسب، به عنوان مثال، یک لیتر محلول به ازای هر هزار لیتر آب آبیاری، یک نرخ تزریق استاندارد در نظر گرفته می‌شود. این رویکرد سودمند است زیرا اجرای آن آسان است و می‌تواند کوددهی را در زمان‌های پر مصرف آب، که بیشترین مواد مغذی را نیز دارند، تقویت کند.

از آنجایی که کودها مایع هستند، تحویل و توزیع آنها با الگوهای پخش شدن مرتبط است. به عبارت دیگر، مواد مغذی به مناطق در دسترس آب منتقل می‌شوند. آبیاری سطحی، قطره ای و بارانی/اسپری همه راه های کارآمد برای رساندن کود به محصولات هستند و هر کدام مزایای خاص خود را دارند.

آبیاری سطحی رایج ترین نوع آبیاری است که در 90 درصد کل اراضی آبی اعمال می‌شود. با این حال، ممکن است روشی مقرون به صرفه نباشد زیرا تنها 30 تا 70 درصد آب به منطقه فعال ریشه می‌رسد.

به طور معمول، سیستم های کود دهی در آبیاری سطحی گنجانده نمی‌شوند زیرا کودها معمولاً از طریق کانال های تعیین شده در حجم های مشخص عرضه می‌شوند. این تجهیزات به ترتیب شامل مخازن با دریچه یا دهانه برای کودهای مایع و جامد می‌باشد. با پیچیدگی عملیات (از دستی تا کاملا اتوماتیک) متفاوت است.

کود دهی با آبیاری سطحی به دلیل از بین رفتن مواد مغذی بوسیله آبشویی ، همیشه کارآمد نیست. این به ویژه به کودهای مبتنی بر نیتروژن اشاره دارد. با این حال، متخصصان روش بیان می‌کنند که بازده بالا هزینه نهاده‌ها را حتی با وجود از دست دادن مواد مغذی توجیه می‌کند. این تکنیک برای آبیاری با شیب صفر و موجی مناسب است.

آبیاری قطره ای نمونه ای از روش آبیاری تحت فشار است. آبیاری مبتنی بر فشار، همانطور که از نام آن پیداست، از نیروی گرادیان فشار برای حرکت آب و مواد مغذی استفاده می‌کند. یک سیستم لوله کشی و قطره چکان مواد مغذی لازم را از این طریق به ناحیه ریشه گیاه می‌رساند. سیستم کود دهی قطره ای کارآمدترین گزینه برای کشت محصولات است زیرا:

مواد مغذی را مستقیماً به ناحیه ریشه می‌آورد که استفاده از آب و کود را بهینه می‌کند.

در مقایسه با سایر تکنیک ها به فشار کمتری نیاز دارد.

تنظیمات مختلف اتوماسیون را امکان پذیر می‌کند.

به طور معمول، الگوهای مرطوب کننده آبیاری قطره ای بیضی یا نیمکره هستند، چه در سطح خاک یا در سطح قطره چکان در زیر آن (بسته به اینکه نوار روی سطح یا زیر آن اجرا شود). بیشترین مقدار آب (و به تبع آن مواد مغذی) در اطراف قطره چکان و زیر آن خواهد بود. پخش افقی رطوبت با توجه به نیاز گیاه به خواص خاک، سرعت آبیاری و مدت زمان بستگی دارد.

کود دهی بر اساس آبیاری بارانی یک نوع رایج از آبیاری های تحت فشار است. آبپاش برای توزیع یکنواخت آب و مواد مغذی در سرتاسر تاج گیاه استفاده می‌شود. علیرغم عدم دقت آن در مقایسه با آبیاری قطره ای، این روش ممکن است برای کود دهی مناطق وسیع موثر باشد. کودهای قوی که از طریق سیستم های اسپرینکلر اعمال می‌شود، خطراتی را برای کشاورزان به همراه دارد، از جمله سوختگی تاج پوشش و زنگ زدگی اجزای فلزی.

آبیاری میکرو بارانی روشی برای آبیاری و کوددهی گیاهان است که از آبپاش های کم فشار استفاده می‌کند. اگر این تکنیک به خوبی مدیریت شود، نتایج عالی برای گیاهان با اندازه کوچک و متوسط ​​ارائه می‌دهد.

تصمیم گیری در مورد اینکه کدام روش کوددهی استفاده شود به معیارهای متعددی مانند اندازه و نوع گیاه، توپوگرافی محلی و حاصلخیزی خاک، بودجه موجود و سایر منابع و غیره بستگی دارد.

همانطور که در بالا ذکر شد، کوددهی پیشنهاد می‌کند که کودهای مایع را از طریق سیستم آبیاری تحویل دهید. با این حال، صرف اضافه کردن آنها کافی نیست. متخصصان کشاورزی چندین ویژگی اساسی از جمله حلالیت، سازگاری، اسیدیته و شوری (فشار اسمزی) را در نظر می‌گیرند.

اول از همه، انتخاب کودها به حلالیت آنها در آب بستگی دارد. بنابراین، گزینه های مناسب عبارتند از:

جامدهایی که می‌توانند به درستی حل شوند.

مایع هایی که قبلا حل شده اند.

انواع کودهای مختلف ظرفیت حلالیت متفاوتی دارند. علاوه بر این، درجه و سرعت حلالیت نیز به دما مرتبط است. بنابراین، مهم است که آیا مواد مغذی می‌توانند در دمای فعلی در مزرعه حل شوند یا نه. بنابراین، فصل را نیز باید در نظر گرفت، زیرا میزان حلالیت در بهار و تابستان متفاوت خواهد بود.

علاوه بر این، برخی از کودها ممکن است زمانی که در غلظت‌های بالا به آب سخت اضافه می‌شوند یا زمانی که دما کاهش می‌یابد، خارج از محلول رسوب کنند، مثلاً در فصل‌های خنک‌تر یا در شب‌های سرد. این خاصیت هنگام آماده سازی محلول ها از قبل و ذخیره آنها به حساب می‌آید. نیترات آمونیوم، نیترات پتاسیم، اوره و فسفات آمونیوم به کودهای سریع و محلول در آب معروف هستند.

به طور معمول، هر چه درجه حرارت بالاتر باشد، حلالیت بیشتر است. به عنوان مثال، حلالیت نیترات آمونیوم در مقایسه با دمای 32 درجه فارنهایت و 86 درجه فارنهایت (0 درجه سانتی گراد و 30 درجه سانتی گراد) بیش از دو برابر افزایش می‌یابد – به ترتیب از 1183 تا 2420 گرم در لیتر. یعنی مقدار بیشتری از مواد مغذی در همان مقدار آب حل می‌شود. با این حال، یک جنبه مهم دیگر وجود دارد که باید در نظر داشت. محلول های سیستم های کود دهی می‌توانند گرماگیر یا گرمازا باشند، به عنوان مثال، دمای محلول در فرآیند انحلال کاهش یا افزایش می‌یابد. به طور کلی، بیشتر کودهای مبتنی بر نیتروژن گرما را از آب می‌گیرند، بنابراین دمای محلول کاهش می‌یابد. در نتیجه، فرآیند آماده سازی زمان بیشتری می‌برد و زمان بیشتر به معنای مایع خنک تر و کاهش غلظت تخمینی است.

جدول زیر همبستگی ظرفیت حلالیت برخی از ترکیبات کود مصنوعی (g/L) با دما را نشان می‌دهد که در فناوری کود دهی هوشمند ضروری است.

وقتی صحبت از تطبیق چندین جزء برای کود دهی به میان می‌آید، تعیین سازگاری یا عدم سازگاری آنها ضروری است. قوانین اساسی به شرح زیر است:

محلول های جداگانه تهیه کنید و در صورت بروز واکنش نامطلوب در مخازن جداگانه نگهداری کنید.

فسفر یا گوگرد را با کلسیم ترکیب نکنید.

کلات ها را به غیرکلات ها اضافه نکنید.

کلات ها را از اسیدها جدا کنید زیرا در pH اسیدی تجزیه می‌شوند.

قوانین اساسی برای اختلاط کودها اجتناب از رسوب و کاهش حلالیت به دلیل واکنش شیمیایی است.

اسیدیته محلول باعث خوردگی می‌شود که مخازن فلزی و قطعات سیستم کود دهی را خراب می‌کند. این پارامتر به عنوان سطح pH ارزیابی می‌شود و نه خیلی زیاد و نه خیلی پایین خوب نیست. محلول های اسیدی دارای خورندگی بالایی هستند، مواد شیمیایی مبتنی بر کلرید نیز دارای خواص خورندگی هستند.

کودها می‌توانند pH محلول را کاهش یا افزایش دهند، به عنوان مثال:

دی آمونیوم فسفات PH بالاتری نسبت به فسفات مونو آمونیوم ایجاد می‌کند یا اسید نیتریک PH محلول را حتی در غلظت های نسبتا پایین کاهش می‌دهد.

علاوه بر این، کشاورزان واکنش خاک به کوددهی را در نظر می‌گیرند. به طور خاص، پتاس یا سولفات پتاسیم یک واکنش خنثی می‌دهد. با نیترات کلسیم یا نیترات پتاسیم، پایه است. نیترات آمونیوم، اوره، سولفات آمونیوم، مونوآمونیم فسفات و دی آمونیوم فسفات واکنش اسیدی ایجاد می‌کنند. کاربرد اسید فسفریک باعث قوی ترین اسیدیته خاک می‌شود.

به طور معمول، آب آبیاری تا حد معینی شور است و افزودن کودهای حاوی نمک باعث شوری بیشتر می‌شود. شوری به فشار اسمزی مربوط می‌شود. پتانسیل اسمزی منفی جذب آب توسط ریشه گیاه را پیچیده می‌کند که منجر به کاهش عملکرد می‌شود. محصولات زراعی از تنش اسمزی رنج می‌برند و نمی‌توانند از رطوبت حتی زمانی که در خاک موجود است استفاده کنند، زیرا از مناطق کمتر شور به مناطق شورتر جریان می‌یابد. گیاهان انرژی بیشتری را صرف جذب آب و مواد مغذی حاصل از کود دهی می‌کنند و اگر تنش اسمزی حیاتی باشد، می‌میرند. به همین دلیل، کودهای مصرفی باید تا حد امکان فشار اسمزی کم تولید کنند.

به عنوان یک قاعده، پتانسیل شوری کودها اندازه گیری نمی‌شود. رسانایی الکتریکی و رابطه آن با فشار اسمزی به عنوان معیارهای آن عمل می‌کند. هدایت الکتریکی و pH محاسبه شده و سپس مقایسه می‌شود. برای هر ماده شیمیایی خاص است. به عنوان مثال، سولفات آمونیوم فشار اسمزی بالاتری را در یک محلول (به ازای مقدار کل ماده مغذی مصرفی) نسبت به نیترات آمونیوم ایجاد می‌کند.

جدول زیر خواص کود را نشان می‌دهد: هدایت الکتریکی (EC)، pH و غلظت مواد مغذی در 10 میلی مول در لیتر محلول کود.

جنبه دیگری که بر توزیع مواد مغذی تأثیر می‌گذارد، نوع و توانایی آنها برای جذب در اجزای خاک است. به عنوان مثال، نیترات ها و سولفات ها به ذرات خاک نمی‌چسبند، در حالی که پتاسیم و فسفر به ذرات خاک می‌چسبند. به طور خاص، فسفر با کلسیم یا آلومینیوم متصل می‌شود و پتاسیم با بار مثبت با خاک رس با بار منفی واکنش می‌دهد.

در نظر گرفتن عوامل ذکر شده و انتخاب صحیح زمان مصرف کود به شما این امکان را می‌دهد که به حداکثر بازده کود دهی برسید.

محصولات زراعی در مراحل مختلف رشد گیاه به درصد های مختلف مواد مغذی نیاز دارند. خیلی زود یا خیلی دیر، به دلیل رواناب یا تبخیر تقریباً غیر قابل دسترس می‌شوند. این به ویژه به کودهای نیتراته اشاره دارد که در خاک باقی نمی‌مانند. در مورد فسفر نیز ممکن است آبشویی انجام شود، اگرچه در بسیاری از موارد حدود 50 درصد از این کود قبل از کاشت داده می‌شود.

کود دهی به کشاورزان اجازه می‌دهد تا مواد مغذی را به مقدار مناسب و در زمان مناسب به محصولات کشاورزی عرضه کنند، بنابراین ثابت می‌شود که کارآمدترین روش است. افزایش دفعات کود دهی در ناحیه ریشه باعث افزایش ظرفیت خاک برای جذب مواد مغذی و تحریک افزایش تولید می‌شود. به این ترتیب، کود دهی باعث رشد سریع ریشه و افزایش تراکم ریشه در لایه های بالایی خاک می‌شود.

علاوه بر این، مقادیر کمتر کود به‌موقع استفاده شده، موجب صرفه‌جویی در هزینه کشاورزان می‌شود و از شور شدن خاک به دلیل آب شور یا زمانی که کودها دارای نمک هستند جلوگیری می‌کند. همچنین می‌توان با استفاده از روش هایی مانند آبیاری قطره ای از فشردگی خاک جلوگیری کرد که نیازی به استفاده از ماشین آلات سنگین برای ایجاد کانال یا شیار در خاک به منظور تامین مواد مغذی برای گیاهان ندارد.

بسته به نیاز محصول در بازه زمانی مشخص، استراتژی مدیریت مواد مغذی ممکن است نیاز به کود دهی به صورت روزانه، هفتگی یا ماهانه داشته باشد. همچنین منطقی است که قبل از اینکه محصول به آنها نیاز داشته باشد، مواد مغذی را برای اطمینان از رشد موفقیت آمیز استفاده کنید. به طور معمول، شدیدترین دوره کوددهی باید در طول رشد گیاه، با کاهش یا توقف کامل کوددهی در مرحله برداشت باشد. با ردیابی پیشرفت هفتگی، کشاورزان می‌توانند رویدادهای کوددهی را برنامه ریزی کنند.

میزان مصرف کود به عوامل زیر بستگی دارد:

نوع محصول، مرحله رشد، نوع خاک، درجه کود، غلظت محلول، رطوبت خاک، دمای خاک، پتانسیل اسمزی، اثر کود دهی بر زیست توده میکروبی خاک (عمل میکروبی).

توزیع صحیح کود اساساً به شرایط آب و هوایی (دمای هوا، بارش، سرعت باد و غیره) بستگی دارد. در سیستم های آبپاش کوددهی، باد ممکن است مه را در جهت اشتباه حرکت دهد و غلظت های بالا ممکن است بر محصولات زراعی تأثیر منفی بگذارد (مانند سوختن برگ ها یا میوه ها). بنابراین باید برای تصمیم گیری روش کود دهی تمام عوامل محیطی، غیر محیطی، زنده، غیر زنده و شرایط گیاه و منطقه در نظر گرفته شود تا به بهترین عملکرد و کیفیت دست پیدا کنیم.