Podczas jednego z tegorocznych webinariów temat zamkniętych obiegów pożywki w uprawach szklarniowych omówił Ryszard Łukowicz. Specjalista z firmy Adviser skupił się na technicznych i ekonomicznych aspektach technologii, omawiając je na przykładzie uprawy pomidora w wełnie mineralnej.
Zamknięty obieg pożywki wykorzystywany jest w ogrodnictwie już od dłuższego czasu i stanowi on element niektórych technologii, np. stołów zalewowych oraz naw zalewowych. Stół zalewowy składa się z metalowej konstrukcji i plastikowej wanny znajdującej się wewnątrz stołu, w której umieszcza się doniczki lub kostki z roślinami. Podczas nawadniania wanna wypełniana jest pożywką na wysokość 2–3 cm na okres 5 do 15 minut (w zależności od tego jak system został zbudowany). Na stół o powierzchni 10 m2 potrzeba zatem 200 do 300 l pożywki. Następnie przez ok. 10 do 20 minut, prowadzony jest grawitacyjny spływ pożywki, co oznacza, że pojemniki z roślinami są w niej zanurzone łącznie przez okres do 30 minut i w tym czasie pobierają 20 proc. do 40 proc. podanej wody. Co najmniej 60% pożywki odpływa ze stołów w formie drenażu i trafia do zbiorników, a po oczyszczeniu oraz uzupełnieniu pożywka zostaje ponownie użyta do nawadniania roślin.
W bardzo podobny sposób jak stoły zalewowe, działają nawy zalewowe przeznaczone do produkcji rozsady w kostkach z wełny mineralnej. Nawy szklarni wylane są precyzyjnie wyprofilowanym betonem. Pod posadzką nawy znajduje się instalacja do pompowania pożywki i zbierania drenażu. Napełnianie nawy wymaga użycia dużych objętości wody. Na każde 100 m3 pożywki wykorzystanej do napełnienia nawy, ponad 50 proc. odpływa po zakończeniu nawadniania do zbiorników i wymaga ponownego zagospodarowania.
W każdym systemie wykorzystującym zamknięty obieg pożywki pojawia się konieczność sterylizacji i oczyszczenia drenażu przed jego ponownym wykorzystaniem. – Jeżeli w jakimś miejscu w uprawie pojawi się czynnik chorobotwórczy, to przy gospodarowaniu wodą w obiegu zamkniętym bardzo łatwo go rozprzestrzenić z pożywką na całą uprawę. W związku z tym niezbędna jest sterylizacja zbieranego drenażu brudnego (tj. przed oczyszczeniem i dezynfekcją). Najczęściej wykorzystuje się do tego celu promieniowanie UV, jednak lampy emitujące to promieniowanie są zaledwie jednym z wielu elementów całego systemu do oczyszczania pożywki. Składa się on z pompy wprowadzającej pożywkę w ruch, filtrów żwirowych i dyskowych usuwających zanieczyszczenia stałe, lamp UV i dozownika kwasu do płukania lamp oraz komputera sterującego wszystkimi procesami. Przykładem takiego systemu jest Sterylizator UV VitaLite o wydajności 0,5–50 m3/h. Jest on wyposażony w filtry żwirowe do oczyszczania drenażu brudnego i automatyczną kontrolę pH pożywki. Skuteczną dezynfekcję zapewnia emitowana przez lampy UV radiacja na poziomie 250 mJ/cm.2 Radiacja to bardzo istotny parametr, od którego zależy bezpieczeństwo fitosanitarne uprawy. Pełną dezynfekcję, tj. likwidację 99 proc. organizmów żywych w pożywce, zapewniają lampy o promieniowaniu wynoszącym 250 mJ/cm2. Jeżeli urządzenie do dezynfekcji ma niższą radiację, jego skuteczność również będzie mniejsza. Sterylizator UV VitaLite wyposażony jest w komputer sterujący. Możliwa jest jego synchronizacja z programem Synopta – wyjaśniał R. Łukowicz.
Standardowy system nawadniania w uprawie szklarniowej pomidora składa się ze zbiornika na czysta wodę, pompy, mieszalnika nawozowego, elektrozaworów i linii kroplujących. Aby zbudować zamknięty system obiegu pożywki należy do standardowej instalacji dołożyć kilka dodatkowych elementów (rysunek).
Pierwszym z nich jest przepompownia (zbiornik przejściowy z pompą), do której spływa nadmiar pożywki z rynien uprawowych. Jej wielkość musi być dostosowana do wydajności mieszalnika i kroplowników, ponieważ elementy te decydują jakiego spływu drenażowego można się spodziewać. Następnym elementem systemu zamkniętego jest zbiornik na drenaż brudny. Trafia do niego pożywka przekazana z przepompowni. Jego pojemność musi odpowiadać objętości drenażu gromadzonego w ciągu całego dnia. Kolejnym elementem systemu jest opisywany wcześniej układ do dezynfekcji pożywki, z którego przepompowywana jest ona do zbiornika na drenaż czysty. Jego pojemność powinna być taka sama jak pojemnika na drenaż brudny.
Do stworzenia systemu z zamkniętym obiegiem pożywki potrzebny jest jeszcze jeden element – tj. zawór wstępnego mieszania, który instaluje się przed pompą tak, aby do mieszalnika nawozów trafiała woda z dwóch różnych źródeł – ze zbiornika na wodę i ze zbiornika na czysty drenaż. Zazwyczaj łączy się 70% czystej wody z 30% oczyszczonego drenażu. Zawór wstępnego mieszania wyposażony jest w funkcję precyzyjnego dobierania proporcji wody i drenażu w taki sposób, aby uzyskać zadane EC roztworu, który trafia do mieszalnika, tam jest on mieszany z koncentratami nawozów i kwasem, po czym gotowa pożywka jest podawana na linie kroplujące.
Jak w każdej inwestycji, tak również w przypadku budowy instalacji nawadniającej z zamkniętym obiegiem pożywki bardzo istotna jest kwestia kosztów oraz okres zwrotu nakładów. Specjalista firmy Adviser przedstawił jako przykład istniejącą 3-hektarową produkcję pomidora na rynnach uprawowych nawadnianą w układzie otwartym, której system nawadniający przebudowano tworząc układ zamknięty. Linie kroplujące i inne elementy systemu otwartego były już zainstalowane. Kolejnym krokiem była budowa przepompowni i zbiorników na drenaż brudny i czysty. Dla 3-hektarowej uprawy zbiorniki te miały pojemność 100 m3 każdy. Dla przewidywanych 100 m3 drenażu na dobę należało dobrać układ sterylizacyjny o wydajność ok. 5 m3/godz. W przypadku budowy układu zamkniętego konieczne było również sprawdzenie czy system komputerowy sterowania fertygacją ma możliwość zarządzania recyklingiem.
Zakres i koszt modernizacji systemu nawadniania dla 3-hektarowego gospodarstwa:
- Przepompownia drenażu 20 000 zł
- Instalacje przesyłowe 20 000 zł
- Zbiornik na drenaż brudny (100 m3) 20 000 zł
- Zbiornik na drenaż czysty (100 m3) 20 000 zł
- Sterylizator UV z układem filtrującym (przepływ 5 m3/godz.) 200 000 zł
- Układ wstępnego mieszania 10 000 zł
- Rozbudowa systemu 10 000 zł
RAZEM 300 000 zł
Instalując obieg zamknięty w uprawie pomidorów na powierzchni 3 ha, oszczędza się rocznie 15 tys. m3 wody i 50 t nawozów, które dzięki recyklingowi nie trafiają do kanalizacji i cieków wodnych. Wartość tych oszczędności to 60 tys. zł w skali roku.
Woda i pożywka w liczbach w 3-hektarowej uprawie pomidora w skali roku (na podstawie cen i danych z gospodarstwa pracującego w obiegu zamkniętym z sezonu 2020):
- Zużycie roczne wody 45 000 m3
- Objętość drenażu (30%) 15 000 m3
- Zawartość nawozów w drenażu 50 000 kg
- Wartość oszczędności w przypadku układu zamkniętego 60 000 zł
Mając na uwadze, że wysokość kosztów netto na modernizację wynosi 300 000 zł, a roczne koszty eksploatacyjne zawierają się w kwocie 10 000 zł, to przy rocznych oszczędnościach wody i nawozów wynoszących 60 000 zł okres zwrotu inwestycji wynosi sześć lat.
Artykuł pochodzi z czasopisma "Szklarnie Tunele Osłony" 3/2021.
Tutaj zakupisz prenumeratę: [LINK]
