حسابات التسميد عبر الري: من تركيز العنصر المستهدف إلى معدل الحقن
يجب أن تربط حسابات نظام التسميد عبر الري بين تركيز العنصر الغذائي المستهدف عند المخرج ومعدل حقن المحلول الأم الذي يمكن قياسه. بالنسبة إلى محلول مخفف، اضرب تركيز العنصر المضاف بوحدة ملغم/لتر في التدفق النهائي للري بوحدة م³/ساعة للحصول على كتلة العنصر بوحدة غ/ساعة. ثم اقسم على الكسر الكتلي للعنصر في السماد، وبعده على تركيز المحلول الأم بوحدة غرامات السماد لكل لتر، لتحصل على معدل الحقن بوحدة لتر/ساعة.
تستخدم ورقة العمل هذه مثالًا افتراضيًا للنيتروجين لتوضيح التحويلات واختبار مستقل لمعايرة الحقن. الأرقام مخصصة لشرح الطريقة، وليست توصية بتغذية محصول. للاطلاع على المعدات وتوقيت التشغيل، راجع دليل التسميد عبر الري بالتنقيط؛ أما المهمة هنا فهي تحويل برنامج غذائي معتمد إلى كميات يستطيع المشغل التحقق منها.
حدد المقصود بالتركيز قبل حساب كمية السماد
دوّن ما إذا كان الهدف يعني تركيز العنصر المضاف أم التركيز الكلي لهذا العنصر في المحلول الموزع. وحدد أيضًا أساس التحليل: فهدف النيتروجين يحتاج إلى نسبة النيتروجين وحده، وليس مجموع أرقام ملصق السماد. لا يجوز التعامل مباشرة مع القيم المعلنة بصيغة الفوسفات أو البوتاس على أنها فوسفور أو بوتاسيوم عنصري دون إجراء التحويل المناسب.
قد تحتوي مياه المصدر على عناصر غذائية بالفعل. احصل على تحليل مياه مناسب قبل معاملة الهدف الكلي على أنه هدف للإضافة؛ ويوضح تقييم مصادر مياه الري السياق الأوسع لهذا الفحص. احتفظ بوحدات المختبر والصيغة الكيميائية للعنصر في ورقة العمل. فالتوصيل الكهربائي وحده لا يحدد هذا التركيز الأساسي الخاص بكل عنصر غذائي.
| المدخل | القيمة التعليمية | التعريف |
|---|---|---|
| تركيز النيتروجين المضاف، C | 80 ملغم/لتر | النيتروجين الذي يضيفه السماد لكل لتر من المحلول النهائي |
| التدفق النهائي المختلط، Q | 20 م³/ساعة | الماء مع المحلول الأم المحقون، ويُقاس بعد الخلط |
| الكسر الكتلي للنيتروجين، f | 20% = 0.20 | الجزء الذي يمثله النيتروجين من كتلة منتج السماد |
| تركيز منتج السماد في المحلول الأم، S | 100 غ/لتر | غرامات السماد لكل لتر من الحجم النهائي للمحلول الأم |
| مدة الحقن، t | 2 ساعة | مدة التشغيل عند تدفق الري ومعدل الحقن المذكورين |
تحقق من إمكان تحضير هذا التركيز باستخدام المنتج الفعلي عند درجة حرارة التشغيل وجودة المياه المتاحة. الحساب العددي لا يثبت الذوبانية أو التوافق الكيميائي أو ملاءمة المنتج لمحصول معين. يجب التأكد من هذه الأمور قبل اعتماد تركيز المحلول الأم في التشغيل.
احسب كتلة العنصر وكتلة السماد ومعدل الحقن
التحويل مباشر لأن المتر المكعب يحتوي على 1,000 لتر، والغرام يحتوي على 1,000 ملغم. لذلك فإن ضرب ملغم/لتر في م³/ساعة يعطي غ/ساعة. يستخدم ميزان الكتلة التالي قيمًا تعليمية وضعناها لهذا المثال، مع إبقاء كتلة العنصر الغذائي منفصلة عن كتلة منتج السماد.
| الكمية | الحساب | النتيجة |
|---|---|---|
| معدل كتلة النيتروجين | C × Q = 80 × 20 | 1,600 غ/ساعة من النيتروجين |
| معدل كتلة منتج السماد | C × Q ÷ f = 1,600 ÷ 0.20 | 8,000 غ/ساعة = 8 كغ/ساعة من المنتج |
| معدل حقن المحلول الأم، q | C × Q ÷ (f × S) = 8,000 ÷ 100 | 80 لتر/ساعة من المحلول الأم |
| المحلول الأم المستهلك أثناء الحقن | q × t = 80 × 2 | 160 لترًا من المحلول الأم |
| منتج السماد المستهلك أثناء الحقن | 8 × 2 | 16 كغ من المنتج |
| النيتروجين المضاف أثناء الحقن | 1.6 × 2 | 3.2 كغ من النيتروجين |
يجب إدخال النسبة المئوية في هذه المعادلات على صورة كسر. فإدخال 20 بدلًا من 0.20 يجعل كميات السماد ومعدلات الحقن المطلوبة أقل من قيمتها الصحيحة بمئة مرة. خصص عمودًا لكتلة المنتج وآخر لكتلة العنصر، حتى لا تخفي كمية تبدو معقولة داخل الخزان هذا الخطأ الحسابي.
التركيز والجرعة لكل وحدة مساحة يجيبان عن سؤالين مختلفين. يضيف المثال 3.2 كغ من النيتروجين. ولو كانت المساحة المعالجة 2 هكتار، لكانت الجرعة الحسابية 1.6 كغ/هكتار. لا يثبت هذا التركيز أو تلك الجرعة احتياج المحصول، أو مقدار العنصر المتاح في منطقة الجذور، أو الكمية التي تمتصها النباتات.
حدد موضع قياس التدفق المستخدم في الحساب
يستخدم المثال الرئيسي التدفق النهائي بعد الجمع والخلط. أما عداد المياه الموجود قبل نقطة الحقن فيقيس عادة الماء الحامل قبل إضافة المحلول الأم، لذا سجّل موضعه. عندما يؤثر الحجم المحقون في الدقة المطلوبة، أضفه صراحة إلى ميزان الأحجام، ولا تتعامل مع القراءات قبل الخلط وبعده على أنها متطابقة.
إذا كان تدفق الماء الحامل Qw بوحدة لتر/ساعة، وكان هدف العنصر المضاف C بوحدة ملغم/لتر من المحلول النهائي، فإن Cs هو تركيز العنصر الناتج عن السماد في المحلول الأم بوحدة ملغم/لتر. عندما يكون Cs أكبر من C، يكون الميزان الدقيق q = C × Qw ÷ (Cs − C)، وهو مشتق من Cs × q = C × (Qw + q). تتعلق هذه المعادلة بإضافة السماد، ولا تحسب هدفًا كليًا يشمل العناصر الموجودة في الماء الحامل أو ماء تحضير المحلول الأم.
في المثال، Cs = 100 × 0.20 × 1,000 = 20,000 ملغم/لتر. إذا كان تدفق الماء قبل الحقن 20,000 لتر/ساعة، يصبح السحب المحسوب 80 × 20,000 ÷ (20,000 − 80)، أي نحو 80.32 لتر/ساعة. ويبلغ التدفق النهائي نحو 20.08032 م³/ساعة. حدد موضع القياس قبل الحكم على أهمية هذا الفرق بالنسبة إلى المعدات وعدم يقين القياسات.
حوّل معدل الحقن إلى نسبة تخفيف
عند تعريف النسبة بأنها حجم المحلول الأم إلى حجم المحلول النهائي، يكون معامل التخفيف في المثال 20,000 ÷ 80 = 250، أي نسبة 1:250. تحقق من تعريف دليل الحاقن قبل استخدام قرص الضبط أو جدول الإعدادات. يعرّف دليل حسابات الأسمدة بجامعة فرجينيا للتقنية النسبة على أساس المحلول المخفف، ويوضح أن إعداد 1:200 يحتاج إلى محلول أم بضعف تركيز إعداد 1:100 لتحقيق التركيز النهائي نفسه.
قد يؤدي قرص تدريج يحمل نسبة مئوية إلى خطأ آخر في الوحدات. وفق التعريف نفسه، 80 ÷ 20,000 × 100 = 0.4% من الحجم هو محلول أم. هذه نسبة المحلول الأم وليست نسبة النيتروجين في مياه الري. سجّل إعداد الحاقن وتركيز المحلول الأم والتركيز الغذائي النهائي المستهدف في خانات مستقلة.
حضّر حجمًا من المحلول الأم يستطيع الحاقن استخدامه
يشير تركيز 100 غ/لتر إلى الحجم النهائي للمحلول. لذا فإن الاستهلاك المحسوب، وهو 160 لترًا، يحتوي على 16 كغ من المنتج. ولا يعني ذلك إضافة 16 كغ إلى 160 لترًا من الماء وافتراض بقاء الحجم النهائي دون تغيير. اتبع ترتيب التحضير وتعليمات استكمال الحجم النهائي المحددة للسماد المستخدم.
احسب بصورة منفصلة الحجم غير القابل للسحب من الخزان، ومنسوب فتحة السحب، وأي كمية مطلوبة لملء خطوط الحقن. تؤثر هذه العوامل في الكمية التي تُحضّر، وليس في التركيز الغذائي المستهدف. ويجب ألا يُحقن الحجم الإضافي المحضّر تلقائيًا في المحصول عند نهاية العملية لمجرد أنه بقي في الخزان.
بالنسبة إلى الأسمدة السائلة التي تُعلن تراكيزها كنسبة مئوية كتلية، احصل على كثافة المنتج قبل تحويل اللترات إلى كتلة. لا تفترض أن اللتر يزن كيلوغرامًا واحدًا. وعند استخدام عدة خزانات، احسب مساهمة كل عنصر ثم اجمعها؛ فقد يضيف المنتج الثاني نيتروجينًا جرى احتساب جزء منه من المنتج الأول.
أعد الحساب عند تغيير قطاعات الري
السحب الثابت من المحلول الأم لا يحافظ على تركيز ثابت عندما يتغير التدفق النهائي للري. يحافظ الجدول التالي على تركيز المحلول الأم نفسه والكسر الكتلي نفسه للنيتروجين، مع تعريف كل تدفق بأنه التدفق بعد الخلط.
| حالة التشغيل | التدفق النهائي | سحب المحلول الأم | النيتروجين المضاف |
|---|---|---|---|
| الحساب الأصلي | 20 م³/ساعة | 80 لتر/ساعة | 80 ملغم/لتر |
| قطاع أصغر مع بقاء الحقن دون تغيير | 10 م³/ساعة | 80 لتر/ساعة | 160 ملغم/لتر |
| قطاع أصغر مع حقن متناسب | 10 م³/ساعة | 40 لتر/ساعة | 80 ملغم/لتر |
قارن أقل وأعلى تدفق متوقع للقطاعات بمجال التحكم الفعلي للحاقن وظروف الضغط أثناء التشغيل. إذا تعذر على حاقن فنتوري الحفاظ على السحب المطلوب بعد تغيير القطاع، فراجع تركيب الفنتوري وترتيب خط التجاوز وبيانات أداء الجهاز قبل تعديل تركيز المحلول الأم. فقد يكون سبب الاختلاف مرتبطًا بظروف التشغيل.
تحقق من الإضافة بقياس زمني لسحب المحلول الأم
ثبّت ظروف القطاع الجاري تشغيله، وتأكد من امتلاء خط السحب وخلوه من الهواء، ثم اتبع إجراء معايرة الحاقن. سجّل نقص حجم المحلول الأم والحجم النهائي المخفف خلال الفترة الزمنية نفسها باستخدام وسائل قياس مناسبة ومعايرة. ويمكن للمنشآت الكبيرة استخدام عداد حجم تراكمي تم التحقق منه بدلًا من جمع كامل الحجم الخارج.
| القياس أو الفحص | الحالة المتوقعة | حالة انخفاض السحب |
|---|---|---|
| الحجم النهائي خلال الاختبار | 5 م³ | 5 م³ |
| النقص المقاس في المحلول الأم | 20 لترًا | 18 لترًا |
| معدل المحلول الأم المحسوب | 80 لتر/ساعة | 72 لتر/ساعة |
| النيتروجين المضاف المحسوب عند تركيز المحلول الأم المذكور | 80 ملغم/لتر | 72 ملغم/لتر |
| الانحراف عن معدل المحلول الأم المستهدف | 0% | −10% |
هذه قراءات افتراضية لاختبار الطريقة. إذا ظهر فرق فعلي، فافحص التوقيت وتدريجات الوعاء وتحضير المحلول الأم وقيود السحب وظروف التشغيل قبل إجراء أي تعديل. كرر القياس وقارنه بمعايير القبول الخاصة بالمصنع؛ فالجدول لا يحدد نسبة خطأ مسموحة ولا يحل محل إجراءات الجهاز.
تفرق إرشادات جامعة جورجيا بين معايرة أحجام الدخول والخروج وفحص التوصيل الكهربائي. فقياس حجم المحلول الأم يختبر نسبة الإضافة، لكنه لا يكشف خطأ خلط المحلول الأم. استخدم دليلًا فعليًا على الحجم المحقون مع فحص مناسب للمحلول الموزع.
استخدم التوصيل الكهربائي للمقارنة ثم سجّل عملية التسميد
قارن التوصيل الكهربائي لمياه المصدر بالتوصيل الكهربائي للمحلول المخلوط باستخدام جهاز معاير وجدول التركيز المناسب للسماد. حافظ على اتساق الوحدات وتعويض درجة الحرارة. التوصيل الكهربائي استجابة للأيونات الذائبة، وليس تحليلًا مباشرًا للنيتروجين، ولا يثبت وصول التركيز نفسه إلى كل مخرج. أما تحليل العناصر الغذائية في المختبر فيجيب عن سؤال مختلف.
افحص مخارج تمثيلية قريبة وبعيدة بعد وصول المحلول إليها. سجّل بداية الحقن ووقت الوصول ونهاية الحقن ثم إزاحة المحلول بالماء النظيف؛ وحدد هذه الأزمنة من النظام الفعلي. لا يمكن استنتاج زمن غسل واحد يصلح لجميع الشبكات من حساب حجم خزان المحلول الأم.
تحقق من ترتيب حماية المصدر المعتمد ومن توقف الحقن إذا انقطع تدفق الماء الحامل. اتبع ملصقات المنتجات ومعلومات التوافق وإجراءات المعدات. اجمع الهدف وأساس التحليل ودفعة المحلول الأم وموضع العداد وقراءات الأحجام والإجراء التصحيحي في سجل صيانة الري ومراقبته. بذلك يستطيع المشغل التالي إعادة الحساب والتعرف إلى تغير ظروف التشغيل بدلًا من الاعتماد على إعداد قديم دون مراجعة.
أسئلة حول حسابات أنظمة التسميد عبر الري
هل جزء في المليون يساوي ملغم/لتر؟
في المحاليل المائية المخففة المستخدمة للري، يُقرب جزء في المليون عادة إلى ملغم/لتر. احتفظ بوحدة ملغم/لتر في ورقة العمل حتى يكون أساس الكتلة لكل حجم واضحًا. لا تطبق هذا التقريب على المحاليل الأم المركزة دون التحقق من تعريف التركيز والكثافة.
هل يمكن مضاعفة زمن الحقن بدلًا من المعدل؟
مضاعفة الزمن مع ثبات الظروف تضاعف الكتلة الكلية للعنصر، بينما يظل التركيز أثناء الحقن ثابتًا. كما أنها تغير دورة الري نفسها. تحقق من جرعة العناصر الغذائية وبرنامج المياه المعتمدين قبل التعامل مع الزمن والمعدل كوسيلتين متبادلتين للتحكم.
هل يثبت الحساب الصحيح للخزان انتظام التسميد؟
لا. فهو يحدد الكتلة المراد إدخالها إلى الشبكة. وما زال الخلط وتدفق القطاعات وزمن انتقال المحلول وتوزيع النقاطات يؤثر في الإضافة. تحقق من السحب المحسوب للمحلول الأم واستجابة المخارج التمثيلية قبل استخدام النتيجة كإعداد تشغيل فعلي.
