Промышленное выращивание растений на питательных растворах

Обновлено: 04.07.2024

Совсем недавно выращивание культурных растений методом гидропоники было прерогативой только тепличного бизнеса. Но теперь гидропонные установки доступны любому садоводу-огороднику: их можно купить готовыми, а можно даже собрать самостоятельно из подручных средств. О том, каким образом выращиваются растения методом гидропоники – поговорим в данной статье.

Что такое гидропоника

Гидропоника – это методика выращивания растений без почвы, на основе питательных растворов. Суть метода в том, чтобы дать растению все необходимое для роста и развития: кислород, ультрафиолет и инфракрасное излучение, минеральные вещества и воду, при этом исключая из этой цепочки грунт за ненадобностью. Каждый минерал отвечает за определенный этап развития культуры: калий способствует росту, кальций формирует корневую систему, магний и железо участвует в образовании хлорофилла, сера участвует в белковом метаболизме и т.д.

Благодаря активному насыщению корневой системы кислородом и необходимыми макро- и микроэлементами, метод гидропоники позволяет намного увеличить урожайность, при этом минимизируя ручной уход за агрокультурами. Кроме этого, у гидропоники есть еще ряд преимуществ:

экономия воды при использовании капельного полива в гидропонной системе;
избегание нападений большинства насекомых и грызунов, поскольку чаще всего они обитают в почве;
использование качественных растворов позволяет минимизировать вредные вещества, накапливаемые в овощах и зелени из почвы;
при создании необходимых условий методом гидропоники можно выращивать агрокультуры круглый год;
чистота и гигиеничность метода.

Если говорить о недостатках гидропоники, то это, главным образом, высокая стоимость гидропонной конструкции, поскольку она представляет собой сложную циклическую систему. Но и тут есть свои лазейки, и опытные огородники давно научились создавать ее своими руками.

К каким растениям применим гидропонный способ выращивания

Если вы решили попробовать самостоятельное выращивание на гидропонике, лучше всего начать набирать свой опыт на зелени, поскольку она дает самые лучшие результаты. Укроп, петрушка, зеленые салаты, базилик, розмарин, кинза, мята и другие прекрасно растут в питательном растворе и дают хороший урожай за короткое время.

Из овощных культур методом гидропоники эффективнее всего выращивать томаты, огурцы, баклажаны и перцы. Они прекрасно растут и плодоносят как в промышленных масштабах, так и в частных огородах.

Отличной альтернативой грядкам со свежими ягодами будет гидропонные грядки с клубникой и садовой земляникой.

Возможно для кого-то станет неожиданностью, но гидропонным методом можно выращивать многие комнатные растения: плющи, хойю, папоротники, аспарагус, диффенбахии и т.п.

Содержание:

История

Первым в истории человечества удачным опытом выращивания растений без почвы считаются легендарные сады Семирамиды в древнем Вавилоне – одно из семи чудес света, построенное при вавилонском царе Навуходоносоре во II веке до н. э. (605–562). Это была уникальная конструкция из наслаивающихся друг на друга материалов и разветвленной сети водопровода, обеспечивающего снабжение растений в садах водой.

Еще один пример использования питательного раствора для выращивания растений – плавучие сады ацтеков в Центральной Америке. Кочевые племена индейцев, вытесненные воинственными соседями с плодородных земель, применили на берегах мексиканского озера Теночитлан оригинальный способ выращивания растений. Из длинных стеблей тростника были изготовлены плоты, а на них уложен ил со дна озера. Эти плоты назывались чампас. Таким образом, индейцы выращивали обильные урожаи, позволившие племени не знать ни голода, ни нужды. В плавучих садах прекрасно росли не только овощи, но и фруктовые деревья.

Годом рождения современного растениеводства без естественной почвы считается 1860-й. Именно в этом году Вильгельм Кноп (1817–1901), профессор агрохимии и руководитель сельскохозяйственной опытной станции Лейпциг-Меккерн, совместно с профессором ботаники Боннского университета Юлиусом Заксом (1832–1897) впервые приготовили растворы солей, при помощи которых можно было выращивать зеленые растения без почвы.

Сады Семирамиды. Мартин ван Хемскерк, гравюра

Параллельно с американскими учеными над проблемой выращивания растений без почвы трудились и многие европейские специалисты. Наиболее крупная гидропонная установка была создана в советском институте плодоводства под руководством профессора Д.Н.Прянишникова. Опыты нашли практическое применение уже в 1937 году. Во время одной из полярных экспедиций овощи для питания получали именно таким способом.

Не отставали от своих российских и американских коллег венгерские и польские ученые. В 1932–1933 годах ими были созданы установки в Карпатах и южнее Львова. Польскими установками руководил профессор В. Пиотровский, а венгерскими – профессор Пауль Решлер. Оба предприятия были расположены в горной местности, и там выращивали ранние овощи и декоративные растения.

В 1938 году в местечке Штейнхейм, в Вестфалии (Германия), профессор Херниг создал гидропонную установку, которая успешно действует по сегодняшний день.

Сейчас гидропоника – одно из успешно развивающихся направлений растениеводства. Крупные установки для производства овощей используют в США, Японии, Германии, Швейцарии, Дании, Норвегии, России и других странах мира. [3]

Зоны и слои корня

1 – зона деления; 2 – зона растяжения (роста); 3 – зона корневых волосков (всасывания); 4 – зона ветвления; 5 –кончик корня; 6 – корневой чехлик; 7 – меристема; 8 – флоэма; 9 – ксилема; 10 – кора; 11- эпидермис; 12 – корневые волоски.

Биохимические принципы гидропоники

Растения получают углерод и кислород из воздуха, остальные элементы – из почвы, а в случае применения гидропоники – из питательного раствора.

Питательные элементы – это азот, фосфор, калий, кальций, железо и многие другие, в том числе, микроэлементы. Они необходимы растениям и не могут быть заменены ничем другим. Питательные вещества – это соединения, содержащие эти элементы. Известно, что в почве питательные элементы содержатся в четырех формах:

прочно фиксированные почвой и недоступные для растений;
труднорастворимые неорганические соли;
адсорбированные на поверхности коллоидов и доступные для растений благодаря ионному обмену;
растворенные в воде и легко доступные для растений. [4]

За поглощение питательных элементов из почвы или питательного раствора отвечает корневая система. Основной зоной поглощения питательных веществ является зона растяжения (роста) и зона корневых волосков. Она же снабжает необходимыми веществами и надземные корни растений.

Подсчитано, что на 1 мм 2 корневой поверхности развивается от 200 до 400 корневых волосков, что позволяет корневой поверхности увеличиваться в сотни раз. Корневые волоски обладают повышенной способностью к поглощению.

В меристематической зоне (меристема – это ткань, из которой образуются остальные виды тканей корня) отсутствует дифференцированная сосудистая система. При этом флоэма дифференцируется раньше, и только выше по длине корня наблюдается образование ксилемы. Именно по ней и передвигается вода с растворенными питательными веществами. Основная масса ионов, поглощенных меристемой, используется именно в этих клетках. Некоторое количество ионов, особенно Ca 2+ , поступает из этой зоны в надземные органы растений. Поглощенные в зоне растяжения и в зоне корневых волосков ионы транспортируются как вверх, так и вниз по корню. Выше зоны корневых волосков расположена зона ветвления корня. Здесь поверхность покрывается прочным пробковым слоем и в поглощении питательных веществ участия практически не принимает.

Различные зоны корня отвечают за поглощение различных минеральных элементов. Установлено, что Ca 2+ поступает в апикальные зоны, K + , NH + ₄, фосфаты адсорбируются всей поверхностью корневой системы. [6] (фото)

Технологию выращивания огородных культур без почвы на питательном растворе и на субстрате используют растениеводы во всё мире. Промышленная гидропоника была описана Максвеллом Бентли уже в 1965 г. В книге приводятся примеры строительства гидропоникумов в различных странах с неблагоприятными климатическими условиями.

Схемы строительства первых систем стали основой для новых, автоматизированных, высокотехнологичных гидропонных установок. Как обустраивали первые гидропоникумы? Какое оборудование предлагают современные производители?

Выбор субстрата

Для выращивания огородных культур в неблагоприятных регионах американские учёные в 30-х годах прошлого века стали искать достойные заменители плодородной почвы.

Специалисты пришли к выводу, что необходим питательный раствор, который состоит из минеральных солей, удобрений. Требовалось подобрать материал, который бы хорошо удерживал удобрения в ёмкости. Нужен был субстрат, который инертен к химическим веществам.

Первую гидропонную систему создал американский агрохимик Герике. В качестве модуля для выращивания растений был взят поддон из водонепроницаемого материала. Он заполнялся древесными опилками.

Поддон устанавливали на резервуар с питательным раствором. Который изготавливали из сухих удобрений. Между раствором и нижней частью поддона оставляли небольшое пространство. В опилки высаживали черенки растений, проводили полив.

Под воздействием влаги опилки быстро приходили в негодность, поэтому требовался другой субстрат, который отличался продолжительным сроком использования.

На смену опилкам пришёл гравий, мраморная или гранитная крошка, пемза, мелкая галька. В дальнейшем стали применять керамзит, шлак.

Камни промывали, анализировали рН. Чтобы снизит кислотность, использовали гашёную известь. Субстрат распределяли на поверхности лотка изготовленного из бетона. Высота поддона была 30 см. Питательный раствор подавался снизу.

Использовали в качестве субстрата промытый речной песок, но как самостоятельный материал он не подходил; он плохо удерживал влагу, быстро высыхал.

Чтобы растения постоянно получали питательные вещества, требовался постоянный полив. Песок стали добавлять в мелкие камни. Он заполнял пустоши. Смесь песка и камней используют в гидропонике в настоящее время.

Регионом неблагоприятным для земледелия является Африка. Учёные стали думать, как обустроить промышленную гидропонику в пустынных районах.

С доставкой песка сложностей не возникало, но доставка других камней было дорогостоящим предприятием. Южная Африка занимало 1 место в мире по добычи вермикулита. Материал оказался идеальным для выращивания растений.

Вермикулит использовали, как отдельный материал, вместе с песком, с керамзитом, с гравием. Он хорошо впитывает влагу и плохо её отдаёт, что для жарких регионов очень важно. Вермикулит хорошо удерживает питательные вещества, необходимые для развития растений. Данный субстрат применяют и в настоящее время.

Для каждого вида растений разрабатывалась рецептура питательного раствора. Удобрения в определённых пропорциях смешивали с водой.

Опыт растениеводов показывает, что сухие питательные смеси можно вводить в субстрат. При поливе использовали воду.

Вермикулит в качестве субстрата используют на открытом грунте только в жарких регионах или при выращивании растений под укрытиями. Керамзит подходит для регионов с влажным и умеренным климатом.

Эффективнее использовать смесь керамзита и вермикулита. В тепличных условиях или в областях с мягким климатом применяют недозревший торф с опилками, растительный материал.

Правил использования субстрата придерживаются и в современных системах. В поддон укладывали щебень, толщиной слоя 2,5 см, столько же речного просеянного песка, 15 см вермикулита. Песок пропускают через сито с ячейкой 0,8 мм.

При повышенной влажности в теплице или на открытом участке, на вермикулите может образовываться зелёный налёт. Это водоросли. Они нарушают развитие культурных растений.

Чтобы избежать нарушений агротехники, грунт рекомендуют рыхлить. Хорошим выходом является использование мелкого щебня. Его укладывают на поверхность субстрата.

Какие модули использовали?

Для выращивания растений на субстрате требовалось выбрать модуль, наиболее удобный в эксплуатации. Использовали желоба из металлических труб и бочек, изготавливали ящики из деревянных досок. Комнатные цветы и деревья выращивали в специальных эверитовых автопитающих горшках из пластика.

Основным модулем для промышленного выращивания растений был поддон из бетона.

Их изготавливали на растениеводческой площадке, предварительно сделав разметку. Выкапывали яму, устанавливали опалубку, заливали форму бетоном. Поддон находился под наклоном.

Для раствора предусматривали большие металлические бочки. Их вымывали, высушивали, с внутренней стороны ёмкости покрывали битумной краской, чтобы материал не вступал в реакцию с раствором. Одна бочка предназначалась для наполнения раствора. Другая для отведения жидкости.

Оказалось, что поддоны строить дорого. Под воздействием перепада температур они деформировались и трескались. При строительстве стали использовать деформационные швы. Их устанавливали через каждые 3 м.

Для корнеплодов изготавливали грядки большей глубины. Строительство поддонов практикуется и в настоящее время.

Более экономичным вариантом стала гидропонная установка Тегнера (Швеция). Она представляла собой систему лотков и поддонов, но изготовленных на предприятии из бетонных плит.

Стандартная длина изделия 15 м, ширина 1,2 м, глубина 22,5 см.
Толщина стенки 7,5 см.
Наклон 2,5 см на 15 м.
Поддон обслуживает бак с раствором в 200 л.

Опытным путём выяснилось, что грядки такого размера лучше обслуживать, за растениями легче ухаживать. По всей длине поддона устанавливали шпалеры, на которые подвязывали растения. Для дынь предусматривали сетки, которые находились вверху конструкции.

Чтобы не происходило подтопления грядки, использовали уровень. Его изготавливали из дюймовой трубы длиной 113 см. На края устанавливали заглушки.

По всей длине трубки просверливались отверстия. Уровень соединялся с баком. Когда раствор заполнял грядку, излишки жидкости проходили через отверстия в трубку и по отводу попадали в отдельную ёмкость.

В регионах с частыми дождями гидропоникумы устанавливали на вертикальные конструкции, чтобы не происходило подтопления. Если климат слишком жаркий, с минимальным количеством дождей, то на грядки устанавливали навесы. Они затеняют растения, снижают интенсивность испарения влаги.

Условия выращивания

Сначала гидропоникумы обустраивали под открытым небом. Солнце, дожди и ветра не позволяли растениям нормально развиваться. Особенно страдали посадки в период ливней или во время жары; листья и плоды овощей, ягод получали ожоги. Над каждым поддоном стали делать навесы.

В Англии впервые построили закрытую гидропонику; выращивали овощи и травы в тепличных условиях. Особенно активно промышленная гидропоника развивалась в Голландии и в США.

В Нидерландах, кроме огородных культур на субстрате и питательном растворе выращивали декоративные цветы, розы, тюльпаны, георгины, гладиолусы, хризантемы.

В своей книге о промышленной гидропонике Максвелл Бентли описывает уход за растениями, создание комфортных условий для их нормального развития.

Чтобы добиться определённого микроклимата, гидропоникумы стали устанавливать в теплицах. В США была разработана система конвейеров.

По мере роста лотки с растениями перемещались по отсекам теплицы, в которых выдерживается определённый микроклимат, влажность и температура воздуха, продолжительность светового дня.

В 70-х годах 20 века в гидропонике стали применять автоматические системы. Основные правила агротехники используют и в настоящее время.

Теплицы выстраивают из стекла или из прозрачного полимерного материала. В этом случае растения получат достаточно света в дневное время.
Для досветки устанавливают лампы. Их включают для саженцев, которые уже сформировали корневую систему. Ночная досветка у зелёных культур составляет до 10-12 ч.
Температуру под укрытием поддерживают отопительными приборами, лампами и обогревателями, и системой охлаждения. В теплицах предусматривают вентиляцию. Воздух в помещении должен постоянно обновляться.
До 45% питательных веществ растения берут посредством усвоения углекислого газа из воздуха. Это необходимо учитывать.
На гидропонику высаживают рассаду, которая выращена на субстрате. Если саженцы выращивались на грунте, то их лучше посадить в плодородную почвосмесь.
Необходимо соблюдать плотность посадки. Это особенно актуально для выращивания зелени, ягод, цветов, эфирных, лекарственных трав на поддонах.
После каждого вегетационного периода каменный субстрат промывают, дезинфицируют, нормализуют по рН.
Ёмкость с питательным раствором пополняют удобрениями 1 раз в неделю. 1 раз в 2 месяца его полностью обновляют.
После сбора урожая оборудование очищают с использованием дезинфицирующих средств.

В одном лотке выращивают только один вид растений. Допускается высаживать в одну ёмкость культуры, если они нормально развиваются при одинаковом составе и кислотности р-ра.

Морковь, свёкла, лук, цветная капуста требуют рН 7,5. Состав питательной среды может быть одинаковым. Овощи высаживают в одном лотке.

Современные системы

Новые технологии в гидропонике позволяют выращивать огородные растения круглый год. Фермеры используют горизонтальные и вертикальные системы. На модулях, которые находятся на одном уровне, высаживают любые растения.

Для томатов, огурцов предусматривают шпалеры, сетки для подвязывания кустов. Вертикальные конструкции предназначаются для микрозелени, трав, ягод, других растений среднего объёма.

В промышленных системах используют все разновидности гидропоники, в том числе и аэропонику; питательный раствор распыляется на корни через форсунки. На аэропонике выращивают микрозелень, травы.

Для салата, шпината и зелени предусматривают системы с методом полива DWC. Всё чаще стали использовать аквапонику. В данной технологии питательным раствором является вода, в которой разводят рыбу.

Для выращивания огородных культур на гидропонике придерживаются новых технологий. Основные принципы были сформулированы уже давно. Их используют и в настоящее время для строительства сельскохозяйственных комплексов и сити-ферм.

Прежде чем работать на гидропонной системе, необходимо изучить особенности субстратов, удобрений, огородных культур. В промышленных теплицах невысокий штат растениеводов, но обязательно требуется агрохимик, программист, технолог по выращиванию растений.

Гидропонику многие учёные считают технологией будущего, которая поможет человечеству решить проблему нехватки продуктов питания и питьевой воды. В статье рассмотрим методы гидропоники, изучим питательные растворы, ответим, какие современные материалы подойдут в качестве субстратов для выращивания.

Гидропоника — метод выращивания растений без почвы с использованием искусственных субстратов и питательных растворов. Этот прогрессивный метод основывается на современных технологиях, но в основе его лежат простые природные принципы. На самом деле, гидропоника — это древнейшая форма жизни растений. Ведь, как известно, жизнь зародилась в воде, и гидропонные фотосинтетические водоросли существовали задолго до появления различных растений на суше.

Немного истории

Уже в 18 веке учёным удалось обнаружить, что растения способны поглощать питательные вещества из воды. В природных условиях почва выступает так называемым резервуаром с необходимыми минералами, но её наличие не является абсолютным условием для жизни различных культур. Следует отметить, что минеральные вещества из почвы растения начинают поглощать только тогда, когда они растворяются в воде.

Уильям Ф. Герик

Использование гидропоники в крупных масштабах впервые произошло во время второй мировой войны, когда на тихоокеанских островах армия США столкнулась с нехваткой продовольствия. Этот метод там так прижился, что выращивание растений методом гидропоники продолжалось и после войны, вплоть до 50-х годов.

Новую жизнь гидропоника получила в 60–70-е года двадцатого века, когда началось промышленное производство различных синтетических материалов. Так, в качестве субстрата начали использовать минеральную вату, а на смену гидропонным ваннам из бетона пришли лёгкие пластмассовые конструкции. В это же время начали производить искусственные хелаты, что позволило удерживать минеральные вещества в питательных растворах гораздо эффективнее.

В 1986 году на Всероссийской промышленной выставке впервые был продемонстрирован метод выращивания культур на искусственных субстратах, автором которого был Тимирязев. В этом же году израильский агроном Хиллель Соффер изобрёл водоворот-вертушку, которая и до нынешнего времени считается наиболее эффективной гидропонной системой.

С середины 80-х годов в гидропонике появилось два противоположных направления — промышленное и домашнее. Такое разделение сохранилось и на сегодняшний день. Сегодня на сельскохозяйственном рынке представлено немало вариантов гидропонных систем, начиная от промышленных масштабных установок и заканчивая домашними конструкциями, которые можно разместить практически в любой квартире. Давайте подробно рассмотрим, какие сейчас существуют методы гидропоники, и в чём заключается особенность каждого из них.

Основные методы гидропоники

Главной особенностью этого способа выращивания является то, что растения культивируются без почвы, а все необходимые питательные вещества получают из влажно-воздушной, водной или твёрдой пористой среды. Этот способ выращивания требует частого или постоянного капельного полива специальным раствором, в котором присутствуют все необходимые элементы, требуемые для каждой отдельной культуры. На сегодняшний день специалисты различают три основных метода гидропоники:

Водная культура.
Субстратная культура.
Воздушная культура (аэропоника).

Водная культура

Водная культура считается основополагающим методом гидропоники. При этом методе выращивания растение укореняют в тонком слое какого-либо органического субстрата (мох, торф и тому подобное), который уложен на сетку. Сетка опускается в поддон, наполненный питательным раствором. Корни растений через субстрат и отверстия в поддоне попадают в раствор, откуда растение и получает все необходимые для развития и роста питательные вещества. Более подробно о составе питательного раствора мы поговорим немного позже.

Водная культура считается самым старым методом гидропоники, но, отнюдь, не самым лучшим. Главной проблемой при таком способе выращивания является аэрация корней, потому что того количества кислорода, который содержится в растворе, для растения недостаточно, поэтому полностью опускать корневую систему в питательную среду нельзя. Для обеспечения нормального дыхания между основой и питательным раствором оставляют воздушное пространство высотой 3 см для молодых растений и 6 см для взрослых культур. При этом в такой воздушной подушке необходимо поддерживать высокую влажность воздуха, иначе корневая система может быстро засохнуть. При выращивании методом водной культуры питательный раствор нужно менять каждый месяц.

Субстратная культура

При таком способе выращивания корневая система помещается в толстый слой субстрата, в качестве которого может выступать керамзит, гравий, вермикулит и другие. Более подробно о качествах материалов, используемых для субстратов, мы поговорим в следующей главе. Питание растений при использовании этого метода гидропоники может осуществляться по трём разным принципам: принцип подпора, принцип периодического увлажнения, полив сверху.

Принцип подпора заключается в том, что питательный раствор постоянно находится лишь в нижнем слое субстрата. Питание обеспечивается благодаря длинным корням, которые могут проникнуть на самый низ — необходимые вещества поднимаются к растению, проходя по капиллярам корневой системы и тканям стебля.

Ёмкость с растением и субстратом полностью помещают в питательный раствор на некоторое время, субстрат пропитывается питательными веществами, после чего раствор сливается — это работа принципа периодического увлажнения.

Наиболее прост в применении принцип полива сверху. В данном случае несколько раз в неделю растения поливают питательным раствором, один раз — обычной водой.

В отличие от водной, субстратная культура позволяет обеспечить корневую систему кислородом по максимуму и поддерживать без проблем необходимую влажность в районе корней. Именно поэтому она пользуется наибольшей популярностью среди людей, занимающихся выращиванием растений с помощью гидропоники.

Воздушная культура (аэропоника)

Аэропоника — метод выращивания растений вообще без какого-либо субстрата. В данном случае используют два метода:

Растения прикрепляют специальными зажимами к крышке ёмкости с питательным раствором так, чтобы нижняя часть корневой системы находилась в нем на 1/3. Остальные корни располагаются в воздушной подушке между крышкой ёмкости и питательным раствором, их нужно периодически увлажнять. Для того чтобы избежать повреждения и утолщения стебля в районе прикрепления, используют поролоновые прокладки между зажимом и стеблем.
Корневую систему растения помещают в сосуд с туманообразующим распылителем, который 2 раза в сутки на протяжении 3–4 минут распыляет питательный раствор в виде очень мелких капель.

При использовании аэропоники проблем с обеспечением кислородом не возникает, однако необходимо постоянно поддерживать высокую влажность воздуха, чтобы избежать засыхания корней.

Состав питательных растворов

Питательные растворы играют огромную роль при выращивании растений с помощью гидропоники. Именно из них культуры получают все необходимые для нормального развития и роста минеральные вещества. При приготовлении питательных растворов очень важно придерживаться следующих рекомендаций:

необходимо обращать внимание на качество воды;
питательный раствор должен содержать все необходимые для жизнедеятельности той или иной культуры макро- и микроэлементы;
в разные периоды жизни растению требуется разное соотношение питательных веществ, поэтому и раствор должен приготовляться, учитывая фазы роста культуры;
очень важно соблюдать не только правильное соотношение, но и общую концентрацию, которая должна быть достаточно высокой, но, в тоже время, и не токсичной для растений.

Как видим, приготовление питательного раствора — дело достаточно сложное, поэтому для тех, кто желает организовать гидропонные грядки на подоконнике лучше всего воспользоваться готовыми растворами, которые можно приобрести в специализированных магазинах или через интернет. Более подробно про выращивание растений в условиях городской квартиры, используя гидропонику, мы поговорим в следующей статье.

Субстраты для гидропонного выращивания

Как уже отмечалось, благодаря оптимальному насыщению корневой системы кислородом и возможности поддержания необходимой влажности воздуха, субстратная культура считается лучшим методом гидропоники. Сегодня в качестве субстрата используются различные материалы, наиболее распространёнными из которых являются:

гидрогель
гравий
древесные опилки
минеральная вата
керамзит
кокосовое волокно
торф и мох

Гидрогель изготавливается на основе поллиакриламида и используется для основного выращивания культур, а также для укоренения черенков и проращивания семян. Изначально гидрогель представляет собой порошок или гранулы, которые при добавлении воды превращаются в гелеобразную массу. Гидрогель отлично поглощает и удерживает воду и питательные растворы, воздух между его гранулами циркулирует очень хорошо. Этот материал отличается стерильностью, совершенно нетоксичен для растений и не засоряет окружающую среду (через 5 лет распадается на воду, углекислый газ и азот).

Гравий используется для гидропонного выращивания уже много лет, в течение которых прекрасно зарекомендовал себя в качестве субстрата. Отличительной особенностью этого материала считается его способность замечательно пропускать воздух, однако при этом он плохо сохраняет воду, поэтому его целесообразнее всего использовать при применении принципа периодического затопления. Ещё одним недостатком гравия является его вес, однако невысокая стоимость и доступность делают этот материал достаточно популярным при гидропонном выращивании. Кроме того, гравий можно использовать повторно, и не один раз, главное хорошо простерилизовать его между урожаями.

Минеральная вата используется в качестве субстрата редко. Основным достоинством этого материала считается способность очень быстро принимать кислотность питательного раствора. Однако минеральная вата сохраняет слишком много воды, не оставляя при этом места для кислорода вокруг корней.

Керамзит большинство опытных специалистов считают лучшим материалом для использования в качестве субстрата. Керамзит изготовляется путём выпечки глины в печах при очень высокой температуре. Этот способ производства определяет специфические особенности материала — шарики керамзита наполнены крошечными пузырьками с воздухом, что придаёт этому субстрату чрезвычайную лёгкость. Использование керамзита обеспечивает оптимальное поступление кислорода к корням и сохранение необходимой влажности. Эти свойства позволяют использовать его в качестве субстрата и при периодическом затоплении, и при поливе сверху, и при применении принципа подпора. Наряду с вышеописанными положительными качествами керамзит отличается ещё и низкой стоимостью.

Кокосовое волокно является идеальным материалом для использования в качестве субстрата при выращивании растений без почвы. У него имеется всего лишь один недостаток — относительно высокая цена. В том, что касается обеспечения корневой системы кислородом и поддержания необходимой влажности кокосовому волокну нет равных. Кроме того, этот материал замечательно защищает корни от грибковых заболеваний и отличается рядом неоспоримых преимуществ:

экологическая чистота, отсутствие всяческих химических добавок;
кислотность кокосового волокна близка к оптимальной, подходящей для большинства культур;
субстрат можно использовать достаточно долго (около 6–8 лет);
при постоянном поступлении питательного раствора обеспечивает идеальную сбалансированность всех питательных элементов.

Торф и мох используются в качестве субстрата в основном при ведении водной культуры для укоренения саженцев на сетчатом поддоне. Для выращивания растений наиболее пригоден сфагновый торф и мох с верховых болот. Этот материал хорошо пропускает кислород и сохраняет достаточное количество влаги. Основным недостатком этого субстрата является то, что со временем он может разлагаться на мелкие частицы, которые засоряют элементы гидропонной системы.

Основные виды гидропонных систем

Сегодня на сельскохозяйственном рынке представлен широкий выбор конструкций для выращивания растений способом гидропоники. Все эти системы делят на две основные группы: активные и пассивные.

Активные гидропонные установки снабжены механическими устройствами (насосами), обеспечивающими постоянную необходимую циркуляцию питательного раствора. Здесь также предусмотрена принудительная система аэрации, то есть насыщения корневой системы кислородом. Наглядным примером активной гидропонной установки являются конструкции, работающие по принципу аэропоники.

В пассивных гидропонных установках питательный раствор подаётся к корням и поверхностной части растения только благодаря капиллярным силам самой культуры, никакому механическому воздействию в данном случае он не подвергается. Наглядным примером пассивных гидропонных установок можно считать системы, работающие по принципу периодического затопления субстратных культур.

На сегодняшний день выращивание растений без почвы используется всё чаще и чаще, особенно в условиях небольших фермерских хозяйств, где на малых площадях, благодаря гидропонике, удаётся выращивать приличные урожаи зелени, овощей, ягодных и цветочных культур.

Гидропоника обладает рядом неоспоримых преимуществ, по сравнению с традиционным почвенным выращиванием:

экономное расходование воды и земельных ресурсов;
растение не тратит силы на поиск питательных веществ, они подаются прямо к корням, а вся сэкономленная энергия идёт на рост и дополнительное плодоношение.

Многие ученые считают гидропонику решением проблем человечества, связанных с перенаселением, нехваткой пресной воды и продуктов питания. Данная система выращивания растений особенно актуальна в странах с засушливым климатом и отсутствием плодородных земель. С помощью гидропоники удаётся получить несколько урожаев в год, применяя этот метод, помидоры, огурцы и другие овощи можно выращивать даже в регионах с пониженными круглогодичными температурами.

Гидропоника считается достаточно перспективным направлением для выращивания свежих овощей, кормов и прочей зелени. Главное преимущество промышленных гидропонных систем для выращивания зелени в их полной автоматизации. Физический труд человека здесь сведен к минимуму. При этом объемы производства только увеличиваются за счет ускоренных темпов роста продукции.

Гидропонные системы широко распространены во всем мире. Многие производства данной направленности занимают территории в 25 гектаров. Существует так же множество более скромных частных хозяйств. Гидропонные установки незаменимы в городских условиях, где нет возможности использовать почву. Тем временем потребность в овощах и зелени только возрастает.

Промышленные гидропонные системы для выращивания зелени: принцип действия

Не смотря на то, что гидропонные системы являются искусственно созданными для выращивания культур, они дают экологически чистый и более качественный продукт, чем почва. В специальных установках и корни, и стебли, и плоды растений защищены от вредителей. Вместо традиционной земли в гидропонике часто используется субстрат. Именно в нем находятся корни выращиваемых растений. Сам субстрат не питает продукт, он служит лишь проводником необходимых веществ. В качестве него используют минеральную вату, торф, песок или керамзит. В некоторых случаях установки вовсе не содержат никакого субстрата.

Если сравнивать подобное оборудование с традиционными способами агротехники, то можно увидеть в нем ряд значительных преимуществ:

Условия произрастания всегда благоприятные, поэтому отмечается непрерывность роста культур. Благодаря постоянной подпитке корней здесь не может быть ни проливных дождей, ни засухи, поэтому остановок в развитии растений не происходит
Отсутствует влияние практически всех внешних факторов, что дает возможность каждой культурой заниматься по строго намеченному плану. Так же это позволяет смело просчитывать свои коммерческие ходы наперед
Подпитка в системе подается без перебоев, в отличие от естественных природных условий. Именно это позволяет значительно увеличивать темпы роста продукта, а соответственно, и объемы производства.

Как работает гидропоника

Оборудование предусматривает много методов посева. В классическом варианте минеральную вату в качестве субстрата заворачивают в пленку и помещают в желоб. Через него растения пускают корни из отверстий в рулонах, расположенных сверху. Вата пропускает все питательные вещества в нужном количестве. Рассада может быть помещена в кубиках из субстрата. Отличается оборудование и методом полива. Так, выделяют:

Капельный способ, при котором под самое основание выращиваемой культуры регулярно подается определенное количество капель с раствором
Проточный метод позволяет постоянно промывать корни растений и доставлять им необходимые вещества посредством каналов
Гибридный способ, включающий в себя два предыдущих. Это разрешает создать вертикальную систему.

Зная все характеристики и особенности гидропонной системы, можно без труда посчитать, что понадобится для создания производства. Базовая комплектация включает в себя следующие элементы:

Лампы либо другие средства освещения
Комплектующие для полива (трубки, дозаторы, емкости и т.д.)
Субстраты
Специальные датчики для контроля уровня pH при самостоятельном разведении раствора
Горшки. Следует отметить, что одна и та же посуда может не подойти к различным видам растений. Некоторые из них требуют определенных горшков и подставок.

Все это лишь минимальный набор комплектующих. При желании процесс возведения культур можно значительно автоматизировать. Для этого специализированные магазины предлагают приобрести, например, компьютер. Он способен самостоятельно регулировать подачу раствора и его концентрацию, микроклимат, длительность и силу освещения. На рынке предлагается еще много усовершенствованных элементов и для обычных, и для вертикальных систем.

Полезное видео о промышленной теплице на гидропонике.

Питательные растворы для гидропонных систем

Определяющее значение в гидропонике имеет правильно подобранный питательный раствор. Вне зависимости от вида выращиваемой продукции вся зелень нуждается в постоянном получении кальция, магния, серы, фосфора, азота, калия. Таких элементов как бор, медь, хлор, цинк, железо, молибден и марганец требуется немного меньше. Кроме того, в разные периоды созревания растениям нужно особое количество питательных веществ. Приготовить раствор для гидропонной системы с учетом всех пропорций не сложно в домашних условиях. Если же речь идет о масштабном производстве или крупном хозяйстве проще и безопаснее купить готовые удобрения и комплексные минеральные наборы. Приобретенные смеси необходимо только разбавить в дистиллированной или кипяченой воде по инструкции.

Виды промышленных гидропонных установок

Растения бывают не менее привередливы, чем люди. Поэтому разные культуры требуют определенного оборудования. Чтобы не ошибиться с выбором, рассмотрим все виды установок от самых простых к более сложным:

Фитильная система. Как понятно из названия, для полива растений используется обычный фитиль. Через него питательные вещества поступают из резервуара к субстрату с корнями. Преимуществами являются надежность, простота и минимальные затраты. Необходим только субстрат и емкость для раствора, соответственно, и ломаться нечему. Из недостатков фитильной системы можно выделить ограниченный доступ кислорода. А так же возможность возводить лишь небольшие культуры, поскольку фитиль не способен доставить необходимое количество раствора более крупным растениям
Система глубоководных культур (DWC). Состоит из резервуара с воздушным насосом и питательными веществами внутри. В него помещаются корни растений через отверстия на крышке. Среди активных систем это самый дешевый вариант. Большая емкость для раствора позволяет оставлять своих питомцев на длительное время, а сама конструкция простая и надежная. Но существуют и свои недостатки: данная установка тоже предназначена для небольших культур, требующих обильного и частого полива. Это может быть салат, например. Для более крупных представителей флоры требуются дополнительные опоры и фиксаторы
Система периодического затопления. Специальный насос по таймеру орошает околокорневую зону, а затем под воздействием силы тяжести осушает ее. Эти процессы все время чередуются. Преимущества такой установки в недорогой автоматизации без сложного оборудования. Обильное орошение позволяет части влаги накапливаться в субстрате. Значительным минусом является зависимость системы от электричества. Отключение света сразу остановит подпитку зелени
Система капельного полива. Раствор к корням растений подают поливочные шланги. Регулирует все по таймеру насос. При реверсивной системе вся лишняя жидкость возвращается обратно для последующего использования. В противном случае, насос подает такое количество раствора, которое необходимо, чтобы не оставалось излишков. В таком оборудовании для корней создана идеальная аэрируемая среда. Однако есть вероятность появления плесени около корней и в самом резервуаре, поэтому требуется регулярная чистка
Техника питательного слоя (NFT). Корни растений в этой установке расположены под наклоном и без субстрата. Они просто омываются жидкостью, которую насос подает без таймера. Когда раствор достигает конца контейнера, он стекает обратно. Далее цикл снова повторяется. Образующаяся влага насыщает растения кислородом. Минусами установки считаются зависимость от насоса и большая вероятность засорения, поскольку жидкость постоянно циркулирует из одной части контейнера в другую
Аэропонные системы. Самый сложный и эффективный вид гидропонных установок. Увлажнение растений происходит за счет распыления. Вместе с питательными веществами зелень получает большое количество кислорода, что положительно влияет и на рост, и на вкусовые качества, и на внешний вид культуры. При такой системе корни подвешены в воздухе. Это позволяет ставить лотки с растениями сразу в несколько слоев. Главное условие для эффективной работы такой установки – точная настройка таймера на распыление по несколько секунд. Для этого требуется наличие насоса, шлангов, фарсунков. Данное оборудование нужно постоянно чистить, чтобы не появлялись засоры. Так же для аэропоники не подходят густые смеси, поскольку их распыление может быть затруднено.

Для объективной оценки коммерческой выгоды от гидропоники мало учесть характеристики только самой системы. Важно продумать еще такие категории затрат как отопление, электричество, субстрат, раствор, вода, удобрение, семена. Большое значение имеет вид выращиваемой культуры, ведь не каждый из них подходит для гидропоники, тем более в производственных масштабах.

Зелень не для гидропоники

В гидропонных установках не рекомендуется выращивать:

Растения, образующие крупные корневища или клубни. Это свекла, картофель, морковь, цикламен. Их корневая система подвержена гниению, особенно при неправильном поливе
Недолговечные растения, остатки листьев и цветов которых постоянно засоряют систему. Такой процесс требует регулярной чистки оборудования (экзакум, бегония высокая, бальзамин)
Гортензия, кливия требуют прохлады и плохо реагируют на перепады температуры
Грибы (хлорофитум, циперус), поскольку их корни быстро отрастают.

Следует отметить, что для каждой группы растений предназначен и отдельно взятый раствор. Он должен полностью соответствовать выбранной культуре.

Растения для выращивания на гидропонике

В каждой категории растений есть виды, которые наиболее рентабельны в выращивании гидропонным способом. Лидерами здесь являются цветы. Прибыльно выращивание в производственных масштабах камелии, тюльпанов, нарциссов, пассифлоры, гербелы. Подходят и такие комнатные растения как плющ, фикус, циссус, хойа, аспарагус, диффенбахия. Не менее конкурентоспособны следующие культуры:

Ягоды (жимолость, клубника, земляника)
Зелень (укроп, петрушка, базилик, размарин, салат, мята, кинза, мелисса)
Овощи (огурцы, томаты, баклажан, зеленая фасоль, брокколи, лук, болгарский перец, редис, капуста)
Лекарственные травы (шалфей, тысячелистник).

Выбор той или иной культуры зависит так же от конкретных событий или поры года. К примеру, большое количество цветов будет пользоваться спросом в канун праздников, овощи предназначены для зимнего и весеннего времени.

Не смотря на то, что гидропонная система практически все делает в автоматическом режиме, неправильные действия человека могут попросту загубить весь урожай. Поэтому следует помнить о защите растений на всех этапах производства. Нужно следить, чтобы в теплице не появлялись вредители. Для этого используют противогрибковые препараты за несколько дней до посева.

Семена предварительно следует замочить для обезораживания. Либо в 1% растворе перманганта калия на 15 – 20 минут, либо в 0,2% растворе фитолавина на два часа. При высаживании любых семян необходимо строго следить за температурным режимом. Поскольку каждая культура имеет свои предпочтения и в освещении, и во влажности. Для увеличения температуры многие специалисты советуют укрывать рассаду пленкой, пока не появятся первые побеги.

Зная особенности и четко соблюдая правила выращивания зелени в гидропонных установках, можно без риска и сложностей создать свою теплицу и развивать собственное дело в промышленных масштабах. У нашей компании можно купить оборудование для гидропоники дешевле, чем у конкурентов.

Читайте также: