Система гидропоники

В течение веков цивилизации всего мира, от древних вавилонян до индейцев ацтеков, экспериментировали с беспочвенным земледелием. Марко Поло отмечал манящие наводненные сады китайцев. Существуют документальные подтверждения того, что египтяне практиковали примитивные формы гидропоники. Тем не менее, вплоть до 1930-х годов эта новая форма растениеводства не заслужила признание. Благодаря работам доктора W.E. Gericke из Калифорнийского университета, отца основателя современной гидропоники (означает: «работа с водой»), началась популяризация этого вида деятельности.

Гидропоника подразумевает выращивание растений в отсутствии почвы. Было обнаружено, что растениям нужна не почва, сама по себе, а питательные вещества, входящие в её состав, и образующиеся в результате деятельности бактерий и червей. Нутриенты медленно растворяются в водно-почвенном растворе, а затем корни впитывают вещества. Все растения имеют специфические запросы, при которых они развиваются. Когда все требования к питанию удовлетворяются, необходимость в почве исчезает. Фактически, почва может содержать патогенные микроорганизмы и вредителей, опасных для растений. В гидропонике все питательные компоненты поступают с водой, проходят через корни и наводняют их через определенные интервалы. Как правило, развитие в гидропонном узле проходит быстрее, потому что все питательные вещества легко доступны и быстро усваиваются.

Разработка гидропонной системы, как и другой системы земледелия, требует определенных знаний в области физиологии растений. Их корни погружаются в воду, впитывают минеральные вещества, которые поступают к листьям. Также растения потребляют кислород и выделяют углекислый газ при дыхании. Листья аккумулируют энергию солнечного света и углекислый газ в дневное время. Из воды и углекислого газа при посредничестве энергии солнечного света образуются углеводы – сахара и кислород, выделяемый в атмосферу. Данный механизм, названный фотосинтезом, обеспечивает живую материю энергией и веществом для роста. В ночное время в листьях происходит обратный процесс. Углеводы расщепляются, высвобождая энергию для образования новых листьев, стеблей и корней, и образуется углекислый газ. Растения, также как человек и другие животные, нуждаются в воде, свете, пище и тепле для выполнения важных физиологических процессов, роста и размножения.

Гидропоника, как и естественная почва, должна удовлетворять потребности корней в опоре, кислороде, обмене углекислого газа и питательных веществах (через введение питательного раствора). Адекватный уровень освещенности и тепла дополняет минимальные требования к гидропонной системе.

Грунт
Для замены почвы необходим субстрат, способный поддерживать корневую систему, питательные вещества и влажность. Он должен быть инертным, свободным от вредителей и инфекций, не разрушаться, иметь хорошую аэрацию и дренажные свойства. Растения нуждаются в притоке кислорода из атмосферы. Плохие дренажные свойства приведут к снижению ростовых показателей, увяданию, обесцвечиванию листьев. К часто используемым типам субстрата относятся песок (имеется в виду промытый речной песок), гравий, перлит, грубый вермикулит и шпаковата. Перлит и грубый вермикулит наилучший вариант, потому что они стерильные, однородные и полностью готовы для использования. Песок и гравий также пригодны, но перед посадкой растений их необходимо хорошо промыть, убрать известь и другие включения.

Вода
Развивающееся растение требует на удивление много воды. Например, зрелый куст помидора потребляет 3 литра воды в час. Неадекватный водный режим является главным ограничительным фактором роста растения. Недостаток воды может привести к тому. Что растение будет затрачивать все свои ресурсы на развитие корней, поэтому побег будет бедным. Важно периодическое (1-3 раза в день) оводнение и осушение грунта для сохранения увлажненности корневой системы.

Освещение
Запросы к режиму освещения варьируют в зависимости от вида растения. Большинство фруктовых видов, кукуруза, томаты и перцы нуждаются в 8-10-ти часовом свете. Если они выращиваются в доме, требуется установка искусственного освещения, обеспечивающего данный режим без дополнительной теплопередачи. Этого сложно добиться в домашних условиях. С другой стороны, имеется множество декоративных и лиственных растений, менее требовательных к световому режиму. Одна из распространенных ошибок создателя гидропонной системы заключается в попытках выращивать растения в условиях сниженной освещенности.

Температура
Теплолюбивые виды предпочитают температуру 21-27°C днем и 15-21°C ночью. Обитатели холодных широт требуют понижения температуры на 10 градусов по сравнению с теплолюбивыми. Выход за рекомендуемые пределы приведет к существенному снижению ростовых показателей.

Питательные вещества
Ключевым компонентом успешной системы гидропоники является питательный раствор. В условиях почвенного земледелия растения получают вещества из разлагающейся органической материи. Гидропоника обеспечивает корни уже готовыми, растворенными в воде минеральными веществами и, таким образом, исключает необходимость в почве.

Существует 16 элементов, необходимых растению. Некоторые из них (кислород, углекислый газ, перекись водорода) оно выделяет само из воздуха и воды, другие же необходимо вводить в систему.

Первичными макронутриентами являются азот (N), фосфор (P) и калий (K). К вторичным относятся кальций (Ca), магний (Mg) и сера (S). Данное разделение основывается на том, какое количество вещества потребляет растение. Микронутриенты или следовые элементы, такие как железо (Fe), марганец (Mn), бор (B), молибден (Mo), цинк (Zn), медь (Cu) и хлор (Cl) потребляются в малом количестве. Они часто присутствуют в загрязнениях и твердом субстрате.

Азот
Азот является ключевым компонентом, необходимым для образования новых листьев и стеблей, а также развития растения в целом. Несбалансированное поступление азота приводит к увяданию, запаздываю цветения и плодоношения. К симптомам недостатка азота относятся пожелтение листьев и слабое развитие междоузлий.

Фосфор
Обычно фосфор используется растениями в процессе фотосинтеза, образовании цветков и семян. Он также обеспечивает развитие корневой системы. Сниженное поступление фосфора приводит к тому, что старые листья становятся темно-зелеными, приобретают коричневые и фиолетовые оттенки. К другим симптомам недостатка фосфора относятся остановка роста, хлороз и пожелтение нижних листьев.

Калий
Калий необходим на всех стадиях развития растения, в особенности, роста фруктов. Он вовлечен в продукцию сахаров, крахмала и хлорофилла. Участвуя в регуляции открытия устьев листьев, данный элемент помогает растению лучше усваивать вещества из воздуха и воды. Его недостаток приводит к появлению пятнистости и пожелтению старых листьев, чаще по краям, а также опаданию цветок и фруктов.

Кальций
Кальция используется растением для образования и роста клеток. Он также выступает буфером при избытке питательных веществ в почве. Недостаток кальция определяется по скручиванию и остановке роста молодых листьев, отмиранию кончика стрелки. Избыток кальция может угнетать развитие молодого растения.

Магний
Магний используется преимущественно в процессах абсорбции световой энергии в качестве ключевого компонента молекулы хлорофилла. Его недостаток приводит к появлению завитков по краям листьев, пожелтению старых листьев (прожилки остаются зелеными) и, в конечном счете, к посветлению растущей верхушки.

Питательные растворы
Элементы, необходимые и успешно применяемые при выращивании растений на гидропонике, широкодоступны в садоводческих магазинах.

Существую энтузиасты, готовящие собственные питательные смеси. На это тратится время, однако появляется возможность точно дозировать удобрения под конкретные виды растений и открывает поле для экспериментов.

Разработано множество рецептов, некоторые из которых часто используются, другие используются для выращивания конкретных видов. Питательные смеси включают несколько водорастворимых солей. Первичные и вторичные макронутриенты обычно внесены в больше объемы воды в концентрации, готовой к использованию. Микронутриенты вносятся в виде отдельного концентрированного раствора, который подмешивается к раствору макронутриентов.

Для приготовления собственного раствора можно смешать 40 литров раствора макронутриентов, согласно рецептам в таблице 1 и 2. Питательный раствор №1 более предпочтителен для медленнорастущих и теневыносливых видов, например, для лиственных растений. Растворы №2 подходят для быстрорастущих и светолюбивых видов, особенно, овощей.

Количество веществ на 40
литров воды

Миллионная доля

Компонент

Граммов

Чайных ложек

Фосфат калия (KH2PO4)

10,1

2

75 K

62 P

Нитрат калия (KNO3)

11,5

2,5

117 K

42 N

Нитрат кальция (Ca(NO3)2 •
4H2O)

22,3

4,5

100 Ca

70 N

Сульфат магния (MgSO4 • 7H2O)

18,6

4

48 Mg

64 S

Таблица 1. Составы питательных смесей.

Количество веществ на 40 литров водыМиллионная доля
КомпонентГраммовЧайных ложек
Фосфат калия (KH2PO4)8,7228 N 63 P
Нитрат калия (KNO3)194195 K
70 N
Нитрат кальция (Ca(NO3)2 • 4H2O)22,34,5100 Ca
70 N
Сульфат магния (MgSO4 • 7H2O)18,6448 Mg
64 S

Таблица 2. Составы питательных смесей.

Затем следует смешать два приведенных ниже раствора микронутриентов и внести каждый из них в смесь с макронутриентами.

Смесь, содержащая 7,6 граммов (1,25 часть чайной ложки) борной кислоты (H3BO4) и 0.6 граммов (0,1 чайной ложки) хлорида марганца (MnCl2 • 4H2O) в 1 литре воды.

Смесь, содержащая 3 грамма (0.5 чайной ложки) хелатного железа (NaFe EDTA) в 1 литре воды. Использовать 1,6 чашку раствора на 40 литров раствора макронутриентов.

После смешивания питательных веществ необходимо проверить pH. Большинство растений хорошо себя чувствуют в слегка кислых условиях (pH 5.5-6,5). Если питательная смесь имеют щелочную реакцию (более 7,0) следует добавить немного столового уксуса, перемешать и вновь проверить кислотность. При высоком закислении добавляют пищевую соду.

Питательная смесь может использоваться повторно в течение 10-14 дней, проходя трижды через гидропонный узел. В конце этого периода субстрат наполняют чистой водой и осушают несколько раз для очистки осевших веществ.

Простейшие типы систем гидропоники

Простейшая гидропоника представляет собой систему без рециркуляции. Она включает осушаемый контейнер, наполненный субстратом. Приготовленный питательный раствор вносится 1-3 раза в день с помощью обычной лейки. Излишки раствора изливаются и пропадают.

Более экономичная модель основана на принципе рециркуляции, когда избыток раствора собирается и используется вторично.

Более сложная конструкция содержит наклонный контейнер со сливом в донной части. Питательный раствор, проходя через него, попадает в сборник, а затем с помощью помпы вновь омывает контейнер.
Помимо систем, имеющих субстрат, существует, так называемая, аэропоника. В данном случае корни растения погружены в питательную среду, при этом стебель фиксируется решеткой, крышкой. Снизу, под корневую систему подается воздух при помощи компрессора.

Простейшей моделью аэропоники является обычная стеклянная или пластиковая банка с помещенной в неё питательной средой и растением. Крышка банки имеет два отверстия, одно из которых окружено шерстяной тканью, фиксирующей стебель растения, а через второе пропущен шланг для подачи воздуха.

Перед созданием гидропоники
Важно уяснить, что гидропоника не идеальное решение любого садоводческого замысла. У почвенного и беспочвенного культивирования имеются свои плюсы и минусы. Основным недостатком гидропоники выступают большие затраты времени и энергии для достижения успеха. Данная область гораздо более требовательна, чем традиционное землепользование. Лучше начинать тренироваться на простых моделях гидропоники, а затем переходить к более сложным.
——
www.aces.edu/pubs/docs/A/ANR-1151/index2.tmpl

Реакция постоянных читателей:

Заметил ошибку, тык*:

 Orphus

Комментарии Вконтакте:

Система гидропоники: 2 комментария

    1. Оптимальное значение pH для культуры в гидропонике находится в «кислом» диапазоне — 4.5 — 6.0. По мере развития, корневая система растений впитывает NO3- из раствора и для поддержания гомеостаза высвобождает в раствор гидрооксид ионы (OH-). Растения повышают pH и защелачивают среду. Поэтому необходимо регулярно добавлять кислоту в раствор.

      Интересная статейка — ecaaser3.ecaa.ntu.edu.tw/weifang/water/spinu_2.pdf — может переведу как нибудь :)

      И ещё, если используете строительный керамзит в качестве субстрата, он тоже вначале защелачивает воду. Только купленный из магазина керамзит, будучи замоченным на день в воде, дает воде pH — 7.8.

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *