اضافة السماد مع مياه الري

* الاضافة مع الري بالرش وهنا تكون الاضافة هي نفسها الاضافة رشاَ على الاجزاء الهوائية للنبات او التسميد الورقي وتتبع معه القواعد نفسها من حيث المصدر السمادي والتركيز ووقت الاضافة.

* الاضافة مع نظام الري بالتنقيط او ما يطلق عليه الري المسمد او الرسمدة او الفرتكة تعريباَ للاسم الانكليزي Fertigation الذي هو عبارة عن دمج لكلمتي Fertilization +Irrigation. ومن اهم فوائد هذا الاسلوب او التقنيه هي الاضافة للعناصر المغذية وبشكل يتناسب مع نمو المحاصيل. أسمدة النتروجين أكثر استعمالا في هذه الطريقة والفسفور تعد الأقل بهذه الطريقة وذلك لان معظم الفسفور المضاف ممكن ان يترسب مع المياه عالية المحتوى من الكالسيوم والمغنيسيوم ممكن ان يغلق الفتحات للمنقطات. الإضافة للأسمدة في هذه الطريقة تتم من خلال الإضافة في الخزانات الموجودة ضمن منظومة الري بالتنقيط.

سلوك الأسمدة ألكيميائية ألمضافة في تقنية الري التسميدي:

الري المسمد والري الدقيق Fertigation & Micro irrigation

الري التسميدي او الرسمدة او الفرتكة: عبارة عن اضافة السماد خلال نظام ري من خلال حقن السماد او اضافته الى مياه الري. الماء الغائض سيوزع السماد الى التربة.

توزيع السماد يعتمد على:

• انماط جريان الماء في التربة
• حركة السماد

اهم فوائد الري المسمد:

• النبات يمتص المغذيات بكفاءة اعلى لأنها تضاف الى الجذر او الاوراق مباشرةَ.
• السماد السائل المستعمل في الري المسمد ينتشر بشكل جيد في ما الري مما يجعل المغذيات جاهزة بشكل مباشر للامتصاص بوساطة جذور النباتات في حالة التسميد مع الري بالتنقيط والاوراق في حاة التسميد الورقي للنباتات.
• انظمة الري المسمد مصممه لأضافه كميات الاسمدة بالكميات والاوقات ومدة الاضافة المرغوبة مع كل رية.
• التغذية البطيئة توفر نمواَ متساوياَ ويجعل النبات صحياَ او كثر مقاومة للأمراض والحشرات مع الري المسمد تكون المغذيات اكثر جاهزية وبشكل يتناسب مع الامتصاص اي تكون جاهزة حيوياَ واكثر من 95% من المغذيات تمتص بوساطة جذور النباتات. هذا يعني اقل فقدان بالغسل والتعرية والتطاير ومن ثم اقل تلوث للبيئة.

الاهداف المرغوبة في الري المسمد:

• تعظيم الربحية من خلال المحافظة على اعلى انتاج والتي يتحقق من خلال الاضافة الصحيحة لكميات السماد والماء.
• تقليل التأثير السلبي على البيئة المتسبب عن الغسل العالي للسماد خارج المنطقة الجذرية تعظيم الربحية:

الري الدقيق (المنقطات والانابيب والمرشات الدقيقة) ممكن ان تضيف الماء والمواد الكيميائية بكميات ومواقع دقيقة في الحقل. بحوث عدة اثبتت ان الري الدقيق يمتلك كفا ة توزيع عالية للمياه لاسيما اذا ما احسن تصميمه وادارته. ومع هذا ممكن ان يحدث فقدان لقسم من النترات المضافة حتى لو اضيفت المياه وفقاَ للاستهلاك المائي. انظمة الري الدقيق ممكن ان تصمم بما يضمن اضافة الماء والسماد بمستوى ومدد وتكرارية مطلوبة لزيادة امتصاص الماء والسماد بالوقت التي تقلل فيه الفقدان عن طريق الغسل للمغذيات من المنطقة الجذرية. وهذا يتطلب استراتيجية تحافظ على السماد قرب المنقطات وخط اضافة المياه والتي تكون فيها كثافة الجذور عالية. ولذلك عملية توزيع السماد في التربة يجب ان تؤخذ بنظر الاعتبار. هذا فضلاَ عن ان الري السليم والاضافة الصحيحة لكميات المياه والسماد ستقلل من غسل السماد بعيداَ عن المنطقة الجذرية وبالتالي تقلل من تلوث المياه الجوفية لاسيما التلوث بالنترات.

مواصفات الاسمدة التي تستخدم بالري المسمد:

وحدات التركيز: هناك العديد من الوحدات المستخدمة للتعبير عن التركيز مثل جزء بالمليون و ملغم/كغم او ملغم / لتر او مليمول او سنتي مول/لتر والعلاقة بين هذه الوحدات كما يأتي:

1 جز بالمليون (=(1ppm 1 ملغم / لتر = 1 ملغم / كغم

1% =  10000 جز بالمليون

1 ملي مول شحنة / لتر = (1mmol _c L^-1) 1 ملي مكافي /لتر (meq/l)

هذا مع العلم ان الوحدة العالمية SI هي الملي مول (mmol _c l^-1) او السنتي مول Cmol _c l^-1)).

مواصفات السماد:

تتضمن المحتوى من العناصر المغذية والذوبانية والكثافة والدليل الملحي والتأثير النهائي للسماد في التربة من حيث الحامضية والقاعدية وحركة السماد. ومع هذا اهم صفة في اختيار السماد في الري المسمد هي الذوبانية والتي يجب ان يكون السماد ذائب مائة بالماءة بالماء. الذوبانية تتأثر بدرجة الحرارة وكمية المياه.

الحركة:

الاسمدة تختلف في قابليتها على الحركة خلال التربة مع ماء الري المتغلغل او الغائض في مقد التربة. وهنا النترات يعد متحرك بدرجة كبيرة والاسمدة بطيئة الحركة هي الاسمدة الامونياكية والفوسفاتية والبوتاسية.

الدليل الملحي للسماد:

يمثل الخطورة الملحية للسماد او التأثير السلبي للسماد كملح.

حقائق سريعة:

• يعد النتروجين اكثر المغذايات التي تضاف بهذه الطريقة. مغذيات اخرى مثل الفسفور والبوتاسيوم والكبريت والعناصر المغذية الصغرى ممكن ان تضاف ولكن اقل شيوعاَ.
• الامونيا اللامائية غير موصى بها في الاضافة مع انظمة الري بالرش وذلك لوجود احتمالية عالية لرفع درجة التفاعل ((pH مما يقلل من ذوبان الاملاح لاسيما الكالسوم والمغنيسيوم وترسيبها مما يؤدي الى غلق فتحات المرشات والمنقطات. يمكن التغلب على هذا الترسيب بإضافة الكالكون (هكسا ميتا فوسفات الصوديوم). والمشكلة الاخرى التطاير الذي يحدث عند الاضافة مع مياه الري بالرش. ومع هذا الامونيا اللامائية اصلاَ غير شائعة الاستعمال في معظم الدول النامية كما تمت الاشارة الى ذلك انفاَ في الفصل الثاني.
• اضافة الفسفور عرضة للترسيب لاسيما في المياه ذات المحتوى العالي من الكالسيوم والمغنيسيوم. هذا فضلاَ عن ان الفسفور المضاف سيبقى قرب السطح او المنقط..
• الانيونات (الايونات السالبة) التي لا تمتز بالتربة يفضل اضافتها رشاَ على الاوراق ولكن التراكيز هنا مهمة جداَ خوفاَ من الحرق.
• اضافة البوتاسيوم عادة تكون بين الريات المختلفة وبكميات بحدود 11 كغم بوتاسيوم للهكتار وعموماَ يستعمل مصدر يحوي نتروجين وبوتاسيوم. ويجب عدم استعمال كلوريد البوتاسيوم لاسيما للمحاصيل الحساسة ومن خلال عملية الرش لاسيما في ظروف ذات درجات حرارة عالية كما هو الحال في فصل الصيف بالعراق.
• اضافة الكبريت اكثر شيوعاَ من البوتاسيوم. وعموماَ تستعمل كبريتات الامونيوم.

الاسمدة شائعة الاستعمال في الري المسمد:

الاسمدة النتروجينية:

 * نترات الامونيوم AN-20) ):سماد سائل تحليله (20 - 0 – 0) و درجة الحرارة التي عندها يترسب السماد من المحلول هي 41 فهرنهايت (5 درجة مئوية). هذا السماد يجب ان لا يمزج مع المحاليل الحامضية او الاحماض.

* اليوريا نترات الامونيوم UAN : تحليله (32 - 0 – 0). و درجة الحرارة التي عندها يترسب السماد من المحلول هي 32 فهرنهايت (0 درجة مئوية). في المناخات الباردة يستخدم محلول اليوريا نترات الامونيوم الحاوي على 28 %نتروجين (28 - 0 – 0) والذي يتصف بان درجة الحرارة التي عندها يترسب السماد من المحلول هي 1 فهرنهايت (- 17 درجة مئوية). تصل نسبة الاضافة لهذا السماد مع مياه الرش في بعض الولايات المتحدة الاميركية الى نسبة 70%. ويمكن اضافة هذه المحاليل بالري بالتنقيط والانابيب المثقبة وحتى في ري المروز. المهم التوزيع الجيد للسماد وتوقيت الاضافة.

* كالسيوم نترات الامونيوم (CAN-17): تحليله (17 - 0 - 0 - 8.8 كالسيوم). اي يحوي 17% نتروجين و 8.8% كالسيوم. ودرجة الحرارة التي عندها يترسب السماد من المحلول هي 30 فهرنهايت (- 1.1 درجة مئوية).

* نترات الكالسيوم : (CN-9): تحليله (9 - 0 – 0) اي 9% نتروجين 11% كالسيوم. و درجة الحرارة التي عندها يترسب السماد من المحلول هي 0 - 5 فهرنهايت (- 17.7 - 15.0 درجة مئوية).

الفسفور:

تتوافر عدد من الاسمدة الفوسفاتية التي يمكن استعمالها في الري المسمد. المشكلة مع الاسمدة الفوسفاتية هو ان استعمالها مع مياه ري ذات تركيز كالسيوم اعلى من 40 – 50 جزء بالمليون (40 - 50 ملغم لتر ^–1) ممكن ان يؤدي الى ترسيب هذه الاسمدة بشكل فوسفات الكالسيوم مما يؤدي الى غلق فتحات المنقطات. ومن اهم الاسمدة الفوسفاتية هي فوسفات الامونيوم المتعددة والتي تتواجد بعدد من درجات السماد كما مبين في الجدول 1. وهنا ضرورة التأكد من عدم حدوث الترسيب قبل الاضافة من خلال معرفة كمية السماد المضاف والماء نوعية الماء. وهناك محاولات ناجحة في الولايات المتحدة الاميركية بإضافة مركبات فوسفاتية عضوية مثل فوسفات الكليسرول ساعدت على زيادة الذوبانية. النقطة المهمة هو ان النباتات عموماَ تحتاج الى الفسفور في بداية النمو لذا يفضل اضافة الفسفور قبل الزراعة. ولذا ممكن ان تكون الاضافة مع مياه الري تكميلية للفسفور.

جدول (1) درجات فوسفات الامونيوم المتعددة

حامض الفسوريك ايضاَ ممكن استعماله في هذا المجال وهو يتواجد بشكلين الاخضر (0 - 52 – 0) والابيض (0 - 54 – 0). الحامض الابيض اكثر نقاوة واغلى سعراَ من الحامض الاخضر. حامض الفوسفوريك يجب ان يحقن بمستوى كافي لخفض ال pH لما الري الى 5 او اقل لمنع ترسيب الفوسفات. ومع هذا يجب مراقبة pH ماء الري كي لا ينخفض اكثر من المطلوب.

البوتاسيوم: هناك عدد من المحاليل الحاوية على البوتاسيوم وكما مبين في الجدول 2 التالي:

جدول (2) المحاليل الحاوية على البوتاسيوم

استعمال كلوريد البوتاسيوم مكن ان يسبب سمية للنباتات الحساسة للكلور. كما ان استعمال كلوريد البوتاسيوم رشاَ على الاوراق ممكن ان يسبب حرق للأوراق. كبريتات البوتاسيوم تمتلك ذوبانية اقل من الأسمدة البوتاسية الاخرى.

الأسمدة الصلبة:

تتوافر الأسمدة بأشكال مختلفة صلبة وجافة وهذه الأسمدة يجب ان تمزج مع الماء. كمية الماء المطلوب لإذابة السماد يعتمد على ذوبانية السماد. عموماَ الأسمدة النتروجينة الجافة لها ذوبانية اعلى من البوتاسية. والذوبانية تزداد مع درجة الحرارة. والجدول 3 يعط الذوبانية للأسمدة الجافة. الاسمدة قليلة الذوبانية تحتاج الى ماكنة حقن خاصة.

جدول (3) الذوبانية للأسمدة الجافة

كل الذوبانية عند 0 × درجة مئوية لأغراض المقارنة، باوند / غالون 120 =غم/لتر.

الأسمدة المركبة او الممزوجة او المخلوطة: هناك عدد من الأسمدة الممزوجة او المخلوطة والتي تجهز اكثر من عنصر واحد عند الاضافة. ان اضافة اكثر من عنصر او اضافة السماد المركب يقلل من الوقت والجهد. ومع هذا اضافة السماد المركب على اساس تركيز عنصر معين ممكن ان يؤدي الى زيادة في الكمية المطلوبة من العنصر الثاني. هذا فضلاَ عن ان وجود الفسفور والترسيب يجب ان يؤخذ بالاعتبار.

بشكل عام السماد الذي يحقن في نظام الري بالتنقيط او الري بالرش الدقيق Micro irrigation يجب ان يكون ذائب بشكل تام بالماء ويجب ان لا يترسب او يعمل رواسب تغلق المنقطات او فتحات خروج المياه بشكل عام. كما ان كلفة المواد وقابليتها الخزنية وامانة وسهولة تداولها يجب ان تؤخذ بنظر الاعتبار.

السؤال المطروح هو ما هو تركيز النتروجين في مياه الري التي من الممكن ان يسبب اذى وتأثير سلبي على الجذور عند الإضافة مع الري بالتنقيط والجواب بشكل تقريبي 5 (% 50000 جز بالمليون) والمستوى المقبول بشمل عام 1-2 (% 10000 - 20000 جز بالمليون) (2006 Hanson et al,).

ستراتيجيات الري المسمد:

الاعتبارات:

ستراتيجية ناجحة للري المسمد يجب ان تأخذ بنظر الاعتبار الاتي:

- كمية السماد المطلوب من المحصول

- كمية السماد المطلوب اضافته (والتي من المحتمل ان يتطلب تعديل للتركيز في ما الري).

- اوقات اضافة السماد خلال موسم النمو

- مدة الاضافة للسماد مع الري

كثافة الجذور تكون على اقصاها قرب المنقطات وتقل مع البعد عن المنقط. (شكل 1) استراتيجية الري المسمد هي ضمان بقاء السماد في المنطقة ذات كثافة الجذور العالية.

والتوصية الشائعة هو حقن السماد خلال وسط ثلت او نصف دورة الري. والهدف هو ضمان توزيع جيد للسماد في المنطقة المبتلة للتربة.

تكرارية الاضافة:

عدد من البحوث لم تحصل على فروقات عالية للإضافات المتكررة مقارنةَ بالإضافات الاقل تكرار الا ان تكرار الاضافة او بتعبير اخر الاضافة على دفعات متعددة بما يتماشى مع النمو تكون افضل. بالنسبة للأشجار التكرار لم يكن مهماَ لقابلية الاشجار على امتصاص النتروجين وخزنه للاستعمال المتأخر.

شكل 1 كثافة الجذور حول خط المنقطات للري بالتنقيط تحت السطحي للطماطة.

عموماَ لتقليل الضائعات بالغسل وكفاءة عالية في استعمال السماد يفضل اضافة الماء اولاَ ثم الماء المسمد ثم الماء. او يضاف السماد في منتصف مدة الري ويتوقف قبل انتهاء الري وهذا يعتمد على طريقة الري. ففي طريقة الري بالتنقيط يمكن اضافة الماء لمدة ساعتين ثم اضافة ما مسمد لمدة ساعتين تتبع بساعة ماء. وعند الري بالمروز يضاف السماد الى الما في بداية المرز ويستمر بالإضافة الى ان يصل الما الى نهاية المرز وبعدها يتم التوقف. المهم هناك امكانية للتوزيع الجيد وامكانية لأعاده استعمال الما الخارج من الحقل.

توزيع السماد المضاف مع الري المسمد حول المنقطات:

توزيع النترات:

النترات ايون عالي الحركة ويتحرك بشكل جاهز مع ماء الري ولذا توزيع النترات يتأثر مع ستراتيجة الرسمدة. في نظام ري بالتنقيط السطحي فأن:

* الحقن لمدة ساعتين قرب بداية الري نتج عن حلقة نترات في التربة المزيجة بمسافة 38 - 45 سم من خط المنقطات (الشكل 2 A). غسل النترات يحدث قرب خط المنقط (اللون الابيض). الري كان لمدة يوم ونصف. النتائج كانت مشابهة في التربة المزيجة الرملية.

* الحقن لمدة ساعتين قرب نهاية الري نتج عن منطقة نسبياَ عالية التركيز بالنترات قريبة من خط المنقط (الشكل 2 B). النتائج كانت مشابهة في التربة المزيجة الرملية.

* الحقن خلال منتصف الري نتج عن توزيع جيد للنترات (الشكل 2C). النتائج كانت مشابهة في التربة المزيجة الرملية.

شكل 2 توزيع النترات حول المنقطات في نظام ري بالتنقيط سطحي في تربة مزيجة

* الحقن لمدة ساعتين قرب بداية الري في تربة طينية مزيجة نتج عن حلقة طولية او عمودية للنترات ممتدة الى مسافة 50 سم من خط المنقطات (الشكل 3 A). سرعة المغاض الواطئة لهذه الربة كانت هي السبب وراء ذلك.

* الحقن لمدة ساعتين قرب نهاية الري تربة طينية مزيجة نتج عن تجمع النترات قرب السطح (الشكل 3 B).

* الحقن خلال منتصف الري نتج عن توزيع جيد للنترات (الشكل 3 C).

شكل 3 توزيع النترات حول المنقطات في نظام ري بالتنقيط سطحي في تربة ناعمة طينية غريني

توزيع اليوريا

اليوريا جزيئه عالية الحركة تتحرك مع حركة الما في التربة. حركة اليوريا بعد الري او مع الري المسمد تشبه حركة النترات. (الشكل4 A) يبين توزيع اليوريا عند نهاية 27 ساعة يبدأ الحقن لمدة ساعتين قرب بداية الري. بعد الاضافة تتحول اليوريا الى الامونيوم بالتحلل المائي وهذا الامونيوم يمتز على اسطح الامتزاز في التربة. معظم التحلل يحدث بعد نهاية الري توزيع الامونيوم موضح في الشكل (4 B) التي يظهر فيه تجمع الامونيوم قرب خط المنقط في نظام ري بالتنقيط

شكل 4 توزيع اليوريا A والامونيوم B

الفسفور والبوتاسيوم

الفسفور يمتز بالتربة ولذا حركته واطئة اعتماداَ على نوع التربة (الشكل 5 A) كمية السماد المضاف عند زمن معين. اذ ان المسافة تزداد مع كمية الاضافة وخشونة التربة.

شكل 5 توزيع الفسفور A و البوتاسيوم B تحت نظام ري بالتنقيط تحت سطحي في تربة مزيجة

البوتاسيوم يمتز بالتربة ولذا حركته واطئة اعتماداَ على نوع التربة (الشكل 5 B) المغذيات الصغرى ممكن ان تضاف مع مياه الري واستخدم الملبيات اثبت نجاحه.

اضافة الكمية المناسبة والصحيحة من السماد:

الري بالتنقيط يمتلك قابلية المناغمة بين كمية السماد النتروجيني او الأسمدة الاخرى مع احتياجات النبات لكل مرحلة نمو. وهذا سيؤدي الى تحين الانتاجية وتقليل كلفة السماد وتقليل الفقدان بالغسل وبالتالي تقليل التلوث. وهذا يتطلب معرفة:

- متطلبات المغذيات لكل مدة نمو.

- تركيز السماد في ماء الري.

ولحساب معدل الاضافة او الحقن للسماد ومدة الحقن يمكن استخدام المعادلات الاتية:

الخطوات الاتية ممكن من خلالها حساب كمية المغذي ومدة الاضافة:

1. تقدير كمية النتروجين (باوند) لكل ايكر لكل اسبوع وهذه تعتمد على نوع المحصول ومرحلة النمو

2. تقدير كمية النتروجين (باوند) لكل سماد

3. تقدير كمية الغالونات المطلوبة لكل ايكر / اسبوع /رية:

باوند / غالون ÷ غالون / ايكر = باوند/ ايكر

4. تقدير عدد الغالونات المطلوبة لكل اسبوع او لكل رية:

عدد الغالونات = غالون / ايكر× المساحة المروية

5. معدل الاضافة (غالون/ساعة)= عدد الغالونات ÷ مدة الاضافة

غالون / ايكر× 98.353 = لتر / هكتار

كغم / هكتار = باوند/ ايكر× 1.12

مثال:

احسب معدل الاضافة المطلوبة لإضافة 15 باوند نتروجين لكل ايكر لكل اسبوع لمساحة 40 ايكر مزروعة بالطماطة ومروية بالري بالتنقيط. الحقل يروى مرتين في الاسبوع في مدتي ري (20 ايكر لكل مدة ري). مدة الري 12 ساعة. السماد المطلوب اضافته يوريا نترات الامونيوم UAN و 7.5 باوند نتروجين لكل ايكر تضاف خلال كل رية. مدة الاضافة لكل رية 6 ساعات خلال النصف الاول من الرية.

1 .كمية النتروجين المطلوبة : 15 باوند / ايكر/: اسبوع او 7.5 باوند / ايكر / رية

2 .كمية النتروجين في السماد (من الجدول 4): 1 غالون UAN = 3.5 باوند نتروجين

3. عدد غالونات السماد المطلوبة لكل ايكر لكل رية : 7.5 ÷ باوند / ايكر 3.5 باوند نتروجين / غالون = 2.1 غالون / ايكر

4 .عدد الغالونات لكل رية: 2.1 × غالون / ايكر 20 ايكر = 42 غالون

5 .معدل الاضافة = 42 ÷ غالون 6 ساعات = 7.0 غالون / ساعة

جدول 4 وزن السائل والمحتوى من النتروجين لأسمدة مختارة