Повсеместной практикой стали удобрительные поливы смесью удобрений и воды в вегетационный период. Причем в качестве подкормок на прифермских участках нередко используют органику — навоз крупного рогатого скота или птичий помет. Когда такой возможности нет, в ход идет обычная «минералка», ее тоже широко применяют при дефиците питательных веществ в почве.
Наибольшее распространение гидравлического внесения удобрений при выращивании рядных культур получил капельный полив. Осуществляют его с помощью капельниц, вмонтированных в полиэтиленовые ленты с расходом каждой 3–4 л воды в час и проходными размерами ниже 0,5 мм.
Чтобы вносить удобрения таким способом, нужна специальная подготовка как удобрительной смеси, так и оросительной сети. Порой при внесении органики применяют вытяжку стоков, минеральные удобрения перед заделкой в почву растворяют в воде, затем смешивают, и подготовленная смесь через фильтр подается в оросительную сеть. Если готовят для подкормки животноводческие стоки, то навоз обычно разделяют на фракции специальными установками — струйными аппаратами. А вот гранулы минеральных удобрений растворяются в емкостях чаще всего вручную. Затем жидкая фракция навоза и минеральные удобрения смешиваются с водой в нужных пропорциях.
Есть у таких способов несколько серьезных изъянов, которые не дают широко применять их в производстве. Вот лишь некоторые: отсутствие возможности изменения концентрации смеси и режимов орошения при поливах, необходимость подбора гидравлических параметров при вводе смеси в распределительный трубопровод. Кроме того, при этом варианте подготовки используют в основном ручной труд при растворении гранул минеральных удобрений в воде. Все сказанное в конце концов приводит к лишней трате времени и сокращению урожайности. Мы предлагаем техническое решение этой проблемы.
Теперь о проведенных исследованиях. Был осуществлен анализ действующих схем смешения минеральных удобрений и воды. Он показал, что проблема изучена мало, и об этом говорят патенты Российской Федерации, три существующих способа смешения удобрений — в водоемах, на гидранте и с помощью установки для подачи «минералки» в оросительную сеть.
Практики знают, как эти приемы сложны и в устройстве, и в эксплуатации. Поэтому был разработан гидравлический комплекс (схема 1) по подготовке и внесению всех видов удобрений при удобрительных поливах сельскохозяйственных культур, который содержит механизмы для растворения гранул минеральных удобрений, разделения животноводческих стоков на фракции. Он дает возможность автоматизировать весь процесс подготовки и внесения смеси в оросительную сеть.
На схеме 2 — гидравлический комплекс, который включает насосную станцию 1, первую линию рециркуляции 2, емкость 3, струйный аппарат 4, емкость сухих минеральных удобрений (навоза) 5, компрессор 6, струйный насос-разделитель 7, четырехкомпонентный смеситель удобрений 8, емкости маточных удобрений 9, 10, 11, всасывающие трубопроводы четырехкомпонентного смесителя удобрений 12, 13, 14, вторую линию рециркуляции 15, напорный трубопровод четырехкомпонентного смесителя удобрений 16, всасывающий трубопровод 17, напорный трубопровод струйного насоса 18, всасывающий патрубок струйного насоса 19, напорный трубопровод насосной станции 20, патрубок выхода густой фракции 21, напорный трубопровод компрессора 22, всасывающий трубопровод струйного аппарата 23, напорный трубопровод 24, задвижки 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39.
Эксплуатация гидравлического комплекса будет идти следующим образом. В емкость сухих минеральных удобрений (сухого или жидкого не разделенного на фракции навоза) 1 мобильным транспортом загружаются необходимые для внесения удобрения, открывается задвижка 31 первой линии рециркуляции 2 и поливная вода по напорному трубопроводу 20 насосной станции 1 при открытых задвижках 35 и 36 поступает в емкость сухих минеральных удобрений (навоза) 5 для первичного разбавления удобрений и в струйный аппарат 4 по всасывающему трубопроводу струйного аппарата 23. Подсасываемые из емкости 5 минеральные удобрения (навоз) струйным аппаратом 4 подаются в емкость 3, одновременно включается компрессор 6, по напорному трубопроводу компрессора 22 сжатый воздух подается в струйный аппарат 4. Водно-воздушная смесь и удобрения, поступающие при открытой задвижке 35 по всасывающему трубопроводу струйного аппарата 23, перемешиваются в емкости 3 при открытом клапане сброса воздуха 37 и по трубопроводу 19 при открытой задвижке 30 поступают в струйный насос-разделитель 7, работающий при открытой задвижке 37 от первой линии рециркуляции 2. При подаче струйным насосом-разделителем растворенных минеральных удобрений при открытых задвижках 29, 28, 25, 26, 27 и закрытой задвижке 38 маточный раствор поступает в емкости маточных удобрений 9, 10, 11. При наличии животноводческих стоков насос-разделитель работает как струйный аппарат для разделения навоза на фракции, жидкая фракция (вытяжка животноводческих стоков) поступает также в емкости маточных удобрений 9, 10 и 11, а густая фракция при открытой задвижке 38 поступает в центробежный насос 39 для погрузки в мобильный транспорт.
При подаче в оросительную сеть необходимого вида удобрений открываются соответствующие задвижки 25, 26 и 27. Четырехкомпонентный смеситель удобрений 8, работающий от второй линии рециркуляции 15, подсасывает удобрения из емкости маточных удобрений и подает по напорному трубопроводу четырехкомпонентного смесителя удобрений 16 во всасывающий трубопровод 17 насосной станции 1. Необходимые удобрения при открытой задвижке 39 поступают в напорный трубопровод 20 и далее в распределительный трубопровод оросительной сети. Регулирование расхода и времени подачи удобрений осуществляется задвижкой 39.
Подготовка смеси удобрений и воды в нужных пропорциях планируется струйным четырехкомпонентным смесителем, внесение планируется с использованием насосной станции и введением подготовленной смеси во всасывающий трубопровод при неограниченных по площади засеваемых (посаженных) культурах с использованием существующих способов полива для рядных культур — капельный, при выращивании кормовых и многолетних трав — дождевание.
В результате проведения исследований теоретически обоснованы простота и надежность предлагаемой технологии смешения. Отсутствие контакта животноводческих стоков, минеральных удобрений и микроэлементов с обслуживающим персоналом при грамотной эксплуатации предлагаемой системы смешения, не наносящей вред окружающей среде, станет новым этапом развития научного направления.
Практическая и теоретическая значимость результатов исследований заключается в том, что в предлагаемом комплексе производится подготовка и смешивание всех видов питательных веществ с водой в пропорциях, необходимых для подкормки выращиваемой сельскохозяйственной продукции как в открытом, так и в защищенном грунте.
Сергей Тарасьянц, доктор технических наук, профессор Новочеркасского инженерно-мелиоративного института Донского государственного аграрного университета
Ростовская область