Гидропоника, метод и основные гидропонные системы.
Гидропоника – это способ разведения сельскохозяйственных культур в условиях отсутствия почвы, на среде, созданной искусственным путем.
Что можно выращивать на гидропонике?
Преимущества и недостатки, польза и вред гидропоники
Гидропоника:
К получению богатого урожая человечество стремилось испокон веков, ведь от количества выращенных даров природы зависела жизнь людей. В стремлении повысить урожайность растений аграрии и хозяйственники стремились создать оптимальные условия для их роста и плодоношения, а ученые изобретали специальные методики. Одной из последних стала гидропоника – метод, при котором растения выращиваются вне почвы.
Гидропоника – это способ разведения сельскохозяйственных культур в условиях отсутствия почвы, на среде, созданной искусственным путем. При этом всеми жизненно важными элементами, без которых невозможны рост и развитие растения, обеспечивает специальный питательный раствор.
По утверждению историков, сам метод был изобретен еще в древние времена, о чем имеются косвенные сведения. Название способа происходит от древнегреческих слов « υδρα» — вода и «πόνος» — работа, что в дословном переводе означает «рабочий раствор».
Преимуществом гидропоники считается тот факт, что она позволяет получать высокий урожай даже в условиях малоплодородных почв и почв, не пригодных для сельскохозяйственных нужд. Так, при наличии определенного оборудования, необходимые растения можно вырастить даже в условиях пустыни. Все, что для этого необходимо – это:
– раствор, чей состав удовлетворяет потребность зеленых биоорганизмов в питательных элементах;
– возможность регулировать основные внешние параметры, от которых зависит жизнеспособность зеленых насаждений.
В число последних входят:
– свет – каждый тип растений нуждается в определенной интенсивности освещения и его продолжительности;
– влажность – нарушение оптимальных показателей данного параметра способно приводить к засухе корневища или развитию процессов гнили;
– температура – учитывается теплолюбивость культур, их устойчивость к перепадам погодных условий;
– процентное содержание углекислого газа в воздухе – для осуществления процессов фотосинтеза каждому растению необходим свой показатель.
Выполнение всех этих условий позволяет получить повышенный урожай (а при желании – несколько!) за менее короткий временной отрезок.
Метод гидропоники:
В основу гидропоники положен способ питания растительных организмов, осуществляемый посредством корневой системы. В течение долгого времени ученые пытались выяснить, какова роль почвы в росте и формировании структуры растения, и что именно корни извлекают из земли. Ответ на этот вопрос был получен в ходе проведения опытов с водными растворами. Так, в стеклянную емкость наливали дистиллированную воду, где поочередно растворяли различные химические элементы, а после помещали в них растения и наблюдали, будут ли минералы поглощаться корнями.
В процессе опытов было установлено, что растениям требуются:
– калий – при его дефиците замедляется или прекращается рост;
– кальций – необходим для правильного и полноценного формирования корневой системы;
– железо и магний – без их наличия не проводятся процессы фотосинтеза и листья прекращают вырабатывать хлорофилл;
– сера и фосфор – требуются для синтеза белков, участвующих в процессе формирования ядер и протоплазмы клеток растения.
Эксперименты установили, что эти элементы являются ключевыми для правильного роста и развития растений, но их недостаточно для полноценного выполнения всех его функций. Требуются и другие, но в меньшей концентрации,что дало им название микроэлементов.
По результатам этих опытов, в средине XIX века и почти одновременно, учеными из России и Германии был изобретен методы выращивания растений в водных растворах. Спустя почти столетие, в 1936 г. Уильям Геррик провел испытание этого метода и вырастил с его помощью первые овощи, после чего тот получил название гидропоники.
Первое время выращивание растений проводилось исключительно в воде, обогащенной соответствующими химическими элементами, без субстрата. Однако в таких условиях обогащение корней кислородом было очень низким, что отражалось на устойчивости раствора – она тоже снижалась. В конечном итоге отражалось на жизнеспособности корневых систем – они слабели, некоторые погибали. Подобные результаты дали толчок для усовершенствования способа и разработки аналогичных методов. Так появился способ, при котором корни помещались в инертный субстрат и погружались в рабочий раствор, обогащенный необходимыми питательными веществами.
Субстрат может применяться разный, что отражается на специфике методики:
– агрегатопоника – размещение корневых систем проводится на твердом инертном субстрате, в качестве которого используются песок, щебень, гравий и т.д.;
– хемопоника – опорой корневищу выступают низко доступные для питания органические материалы – хвоя, опилки, мох, торф и т.д.;
– ионитопоника – субстратом служат ионообменные материалы;
– аэропоника – субстрат полностью отсутствует, корни растения размещаются в воздушной камере с малым освещением.
Являясь инертным, т.е. лишенным питательных компонентов, субстрат выполняет одну задачу – служит опорой для корневой системы. При этом поглощение питательных элементов корнями происходит в несколько раз быстрее, обогащение их кислородом – интенсивнее, что, в результате, способствует более быстрому росту и развитию растения. Последнее обеспечивается еще и благодаря тому, что растительному организму не требуется тратить свою жизненную энергию на поиск в почве необходимых химических элементов, они присутствуют рядом в избытке и легком доступе.
Еще одна особенность гидропоники – отсутствие необходимости в частом поливе, что способствует экономии воды. Это весомый аргумент для применения данной техники в странах, где наблюдается дефицит пресной воды.
Что можно выращивать на гидропонике?
Большое значение в гидропонном методе уделяется насыщению корней растений кислородом – аэрации. Т.к. питательный раствор инертный, кислорода в нем практически нет, поэтому на первом этапе процесса выращивания важно правильно разместить емкости с семенами. Для этого оставляется воздушное пространство между самой жидкостью и основой, замена раствора проводится ежемесячно.
Лучше всего в таких условия растут:
– зелень – укроп, петрушка, базилик, кинза, шпинат, салаты, мата, шалфей и т.д.;
– комнатные растения;
– овощи – томаты, огурцы, баклажаны, капуста брокколи и кольраби, болгарский перец, лук репчатый, редис;
– практически все виды бобовых;
– ягоды – клубника, земляника, черника, жимолость.
Хороший урожай этих даров природы возможен и в масштабах производства, и в условиях небольшого домашнего хозяйства.
Воздушный зазор составляет 3 см для растений с малой корневой системой и 6 см – с крупной, причем корень находится в воде все время. Именно поэтому не все культуры подходят для выращивания на гидропонике. Так, одни корневища слишком нежные, их строение исключает значительное разрастание, а это становится причиной более частой смены раствора как способа исключить загнивание. Как следствие – повышается себестоимость выращиваемой продукции. Так, не рекомендована гидропоника для:
– корнеплодов (картофель, свекла, морковь) – обильное количество влаги станет причиной развития гнили и гибели корней;
– грибов, отличающихся быстрым ростом корневища;
– недолговечных биоорганизмов, у которых быстро отмирают листья или цветы – эти растения нуждаются в более частой чистке от сухоцвета, иначе раствор и сама гидропонная система будет сильно засоряться;
– растений, требующих устойчивой температуры – они не переносят перепадов температуры, свойственных гидропонике, и начинают гнить.
Основные гидропонные системы:
Видов гидропонных систем несколько, но условно их разделяют на два вида:
Активные – подразумевают наличие системы циркуляции рабочего раствора, в качестве которой чаще всего используется классический насос. Также необходима аэрация корней, которая проводится параллельно.
Пассивные – исключают движение жидкости (стоячая вода) в гидропонной системе, при этом питательные компоненты поставляются к корневищам при помощи капиллярных сил (фитилей), что и дало им второе название – фитильные.
Оба вида гидропонных систем имеют различные модификации, составляемые на основе следующих основных типов:
– фитильная система – на дно емкости с семенами насыпается перлит, сверху укладывается фильтр, по которому будут поставляться питательные вещества, а сверху насыпается земля. Недостаток – ограниченные пропускные возможности фитиля, из-за которых распространена эта методика лишь для декоративных растений;
– система плавающей платформы или метод глубоководных культур – корневища зеленых биоорганизмов полностью погружены в жидкость и находятся в ней 24 часа в сутки. При этом обязательно дополнительное поступление в жидкость кислорода. Метод рекомендован для маленьких растений, жизненный цикл которых требует большого количества влаги;
– система периодического затопления подразумевает погружение субстрата, выступающего каркасом корневища, в жидкость с растворенными питательными компонентами. Конструкция имеет два бака, верхний и нижний. В верхнем располагаются емкости (колбы, стаканчики и т.д.) с семенами или саженцами, и в него автоматически (по таймеру) при помощи насоса закачивается питательный раствор из нижнего отсека. Спустя установленный временной отрезок открываются затворы, и жидкость перетекает в нижнюю емкость (открываются затворы). Через определенный период времени действия повторяются. Еще один вариант – корни располагаются на дне пустого бака, где постоянно присутствует небольшое количество питательной жидкости;
– техника питательного слоя – метод подразумевает наличие ирригацонного канала (обычно им выступает труба), по его дну постоянно стекает рабочий раствор. Корни не погружены в воду, что обеспечивает получение необходимого кислорода, но питательная жидкость постоянно омывает их, насыщая питательными элементами. Стекая, вода попадает в емкость, откуда насосом снова доставляется к началу ирригационного канала. Один из самых результативных и экономичных методов;
– система капельного полива – наиболее известный и распространенный метод, в ходе которого питательная жидкость доставляется непосредственно к корням саженцев при помощи капельной ленты. Подача жидкости проводится автоматически;
– аэропоника – корневища саженцев располагаются в воздухе и постоянно обдуваются водяной взвесью. Наиболее высокотехнологичная методика, обеспечивающая самый высокий урожай.
Преимущества и недостатки, польза и вред гидропоники:
Гидропоника – это отличная методика для получения более высоких урожаев практически во всех отраслях сельского хозяйства. Такие результаты становятся возможны благодаря обеспечению растения всеми необходимыми ему питательными элементами, при этом поступают они непосредственно к корням. Как результат – интенсивный рост сильного и здорового биоорганизма, усиленное цветение и более быстрое созревание плодов, чем при выращивании в грунте.
Т.к. выращивание исключает высадку саженцев и семян в почву, есть возможность исключить наличие в плодах отравляющих веществ – нитратов, ядовитых элементов, радионуклидов, солей металлов и прочих химикатов. Актуален этот факт для растений, чьи плоды потребляются в пищу, особенно детьми.
Метод гидропоники достаточно экономичен: зеленые насаждения не требуют ежедневного ухода в виде полива, а большинство систем подразумевает циркуляцию одного насыщенного полезными элементами раствора в течение нескольких недель (по мере необходимости химические элементы добавляются в раствор). Также можно настроить автоматическую подачу воды, отрегулировать индивидуальный подход к каждому растению, что снизит трудозатраты и конечную себестоимость продукции.
Применение гидропоники исключает такие явления, как засыхание и дефицит кислорода, что нередко возникает при сельхозработах в грунте. Пересаживание же многолетних растительных организмов из почвы в гидропонную систему проходит практически безболезненно, т.к. травмирования корневища не происходит.
Еще один плюс метода – возможность отказаться от химикатов, уничтожающих или предотвращающих появления вредителей, грибков, плесени и прочих микроорганизмов. Появление последних при гидропонном методе выращивания исключено. Приятен и уход за растениями на гидропонных установках – отсутствие земли позволяет поддерживать чистоту в помещении, забыть о неприятных ароматах.
В целом гидропоника – это технология, благодаря которой можно повысить урожайность многих культур, при этом полученные плоды будут экологически чистыми и безопасными.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com.