Технология гидропоники

История гидропоники

Говоря о гидропонике, мы сталкиваемся не только с недостатком знаний, но и недоверием, скептицизмом и неоправданным неодобрением, особенно, когда дело касается фактов о том, что данный метод культивации основан на выращивании растений прямо в воде и пластике, а не в почве.

Тем не менее, эта технология является одним из наиболее существенных достижений за последние годы. Данная технология приобретает всю большую популярность в Австралии, Канаде, США и Голландии, а так же в России.

Простые методы и современные технологии- это основа гидропоники. Однако, как гласит народная мудрость: «Все новое - это хорошо забытое старое». Мы, живущие в мире высоких технологий, не изо-брели гидропонику, хотя и думаем, что это наша заслуга. Гидропоника – это, на самом деле, старейшая форма выращивания растений.

«Гидропоника» - от греческого «гидро-вода» и «понос- работа». Концепция данного метода была открыта заново в 1930-е в Университете Беркли (Калифорния) доктором Герике, не смотря на ее использование еще с древних времен.

Первым известным примером гидропоники являются Вавилонские сады, одно из семи чудес света древности. Расположенные на восточном берегу реки Евфрат рядом с современным Багдадом сады были созданы королем Небухаднеззаром Вторым (604 – 562 до н.э.) в подарок его супруге Амийтис. Сады процветали на искусственной системе водоснабжения, которая подавала богатую кислородом и минералами воду из проточной реки. Кроме того древние египетские наскальные надписи, датируемые несколькими веками до нашей эры, изображают растения, растущие без почвы вдоль реки Нил. С другой стороны, с незапамятных времен и до сегодняшнего дня в Азии рис выращивали гидропонным способом. Плывущие китайские сады, описанные Марко Поло в его знаменитых дневниках, также являются наглядным примером гидропоники.

Следующей ступенью стали эксперименты ученых 19 века, которые по средствам опытов вывели субстанции, необходимые растениям для роста. Обнаружилось, что почва сама по себе не является непременным условием, и служит лишь поддержкой и емкостью для минеральных веществ, необходимых для роста растений. Вместо почвы большую роль играли минеральные вещества, содержащиеся в ней, и кислород.

В 1929 году доктор Уильям Ф. Герике из Калифорнийского Университета успешно переоборудовал свою лабораторию в коммерческое предприятие по выращиванию растений. Его работа получила огромное признание. Газеты печатали нелепые заголовки, требуя сельскохозяйственной революции с портретами Доктора Герике на лестнице, собирающего урожай десятикилограммовых помидоров. Необоснованные заявления скорее навредили гидропонике, чем помогли. В пылу, нагнетаемом прессой, началась продажа бесполезного оборудования несведущим покупателям в надежде нажиться на этом «колоссальном изобретении». Презрение к гидропонике после всего этого фарса замедлило ее развитие на много лет и оставило ее в забвении до того момента, пока благоприятные условия во всем мире не заставили признать ее перспективной.

Итак, интерес к практическому применению гидропоники проявился только в начале 20-х прошлого столетия, когда ей заинтересовалась тепличная промышленность. Почва в оранжереях должна постоянно меняться для предотвращения нарушения структуры, плодородности и появления вредителей. Все эти проблемы разрешил беспочвенный способ выращивания растений.

В середине двадцатого века было преодолено множество препятствий, в том числе суровый контроль со стороны государства, неподходящая среда питания для корней и использование непригодных материалов. Бетон, применяемый для постройки клумб, и известняк гальванизировались, а железные трубы ржавели, выпуская при этом токсины в питательные растворы. С развитием пластмассы гидропоника предстала наконец-то, как жизнеспособный способ выращивания растений. Этот новый материал освободил садоводов от дорогих конструкций и пагубных для растений химических веществ и элементов. Благодаря разработке подходящих насосов, таймеров, труб и эффективной питательной среды гидропонные системы стали автоматическими, компьютеризированными и направленными на снижение финансовых затрат и физических усилий. Сегодня гидропоника доступна как для частного, так и для коммерческого использования.

 

 

Технологии гидропоники

Существует несколько разновидностей гидропонных систем. В целом, их можно разделить на две основные группы: «Пассивные» и «Активные». В «Пассивных» системах питательный раствор не подвергается какому-либо механическому воздействию и доставляется к корням за счет капиллярных сил. Такие системы получили название — Фитильные. Все «Активные» системы, так или иначе, требуют циркуляции питательной жидкости, что достигается при помощи насосов. Большинство из них нуждается в параллельной системе аэрации (насыщении кислородом питательного раствора). Существуют сотни модификаций гидропонных систем, но все они — это разновидность (или комбинация) пяти основных типов:

  1. система периодического затопления,
  2. система капельного полива,
  3. фитильная система,
  4. система плавающей платформы,
  5. глубоководная система
  6. и воздушная система - аэропоника. 

Рассмотрим каждую на примере.

 

Техника питательного слоя или Nutrient Film Techniqe (NFT)

Техника питательного слоя - самая известная и часто применяемая гидропонная система. Когда речь заходит о гидропонике то, очень часто, имеют в виду именно ее.

Насос, качающий раствор в емкость с культурой не нуждается в таймере, а поэтому весь процесс значительно упрощается. В системе используется принцип постоянного тока питательного раствора тонким слоем по дну емкости, куда опущены кончики корней растений. Раствор стекает в ту же емкость, из которой берется вновь.

В данном гидропонном методе субстраты, как правило, не используется. Растения закрепляются в горшки с прорезями для свободного роста корней, а влажный воздух над поверхностью питательного слоя хорошо обеспечивает корни кислородом. Данная технология позволяет существенно экономить на замене субстратов после сбора урожая. Наибольшая проблема этой системы в том, что при отключении электричества происходит отключение насоса, корни растений начинают очень быстро высыхать, что может привести к гибели Ваших растений.

 

 

 

Система периодического затопления

Система периодического затопления - работает по принципу временного затопления субстрата с корневой системой растений с последующим осушением. Вся система замкнутого цикла.

Операция затопления и осушения системы выполняется при помощи насосов, которые управляются таймерами. Питательный раствор подается из общего резервуара в емкость, где произрастает культура и затапливает субстрат с корнями. После прекращения подачи питательного раствора его излишки возвращаются обратно в общую емкость самотеком. Необходимую цикличность подачи питательного раствора обеспечивает насос подключенный к таймеру. При использовании системы временного затопления, емкость, в которой произрастают растения, может быть выполнена разными способами.

                      

Вот два наиболее распространенных :

- растения закрепляют на платформе, которая крепится на емкостью затопления. Корни при этом находятся в подвешенном состоянии, как и в системе плавающей платформы или же их кончики касаются тонкого слоя питательного раствора, который специально не сливают до конца.

- растения закрепляют в субстрате (перлит, керамзит, вермикулит и т.п.). При этом, как правило, используют отдельные горшки наполненные субстратом, что позволяет свободно манипулировать растениями, не боясь повредить их корни.

Одним из немногих недостатков этой системы является уязвимость в момент отключения электричества и как следствие этого, отказ таймера и насоса. Так как субстраты типа керамзит и ему подобные плохо удерживают влагу, растения могут получить стресс или даже погибнуть в результате пересыхания корневой системы.

 

Система плавающей платформы или Deep Water Culture (DWC)

Система плавающей платформы - самая простая из всех (активных) гидропонных систем. Растения закрепляются на платформе, плавающей на поверхности питательного раствора. Корни постоянно погружены в емкость с питательным раствором, и из-за этого питательный раствор нуждается в регулярной аэрации, либо рециркуляции (перемешиванию). В случае с аэрацией систему принято считать (пассивной). А в случае с рециркуляцией питательного раствора (активной).

Данная гидропонная система необычайно эффективна при выращивании небольших растений, потребляющих большое количество жидкости, например салат. Культивируя при помощи этой системы крупные растения, платформу следует закрепить непосредственно на контейнере с питательным раствором. Данная конструкция еще называется - Системой фиксированной платформы или Система Джерайк. В данном случае к платформе крепятся штативы, служащие для поддержки растений. Гидропонная система фиксированной платформы эффективна при выращивании таких овощных культур как помидоры и огурцы.

Система капельного полива

Система капельного полива - самая распространенная в мире гидропонная технология. Данная система работает предельно просто - насос, управляемый таймером, по магистрали из трубочек подает питательный раствор прямо на субстрат, непосредственно под основание растения. Системы капельного полива бывают реверсивные и не реверсивные.

В реверсивных системах капельного полива излишки питательного раствора возвращаются в накопительный резервуар и используются повторно.

В не реверсивных системах таймер на подачу питательного раствора должен быть настроен таким образом, чтобы излишки влаги не было. Не реверсивная система капельного полива менее хлопотная в обслуживании, так как питательный раствор не используется повторно, в связи с этим отпадает надобность следить за уровнем РН и за уровнем концентрации питательных веществ в растворе. Однако не реверсивный вариант требует очень точной настройки таймера. Реверсивные же системы не требуют очень точных настроек таймера, ибо излишки питательного раствора возвращаются в накопительный резервуар на повторный цикл и опасность затопления корней сводится к минимуму. Однако в этом случае не следует забывать о постоянном контроле за уровнем РН а также за составом питательного раствора.

 

Аэропоника (воздушная система)

Аэропонная система - самая высокотехнологичная система из всех существующих. При использовании данной гидропонной системы корни растений находятся в воздухе. Питательный раствор распыляется непосредственно на корни, окутывая их туманом из питательной взвеси.

 

Такой способ подачи питательного раствора обеспечивает максимальный приток кислорода к корням. Ни одна гидропонная система иного принципа действия не может конкурировать с аэропонной системой.

Растения выращенные на аэропонике, отличаются выдающейся скорость роста и созревания. Аэропонные системы требуют очень точной настройки таймера, потому что насос должен в течении нескольких секунд подавать питательный раствор каждые несколько минут и делать это с точной периодичностью. Питательный раствор в аэропонной системе подается насосом среднего или высокого давления и распыляется на корни через форсунки.

 

Фитильная система

 

Фитильная система - самая простейшая гидропонная система из всех существующих. Эта система работает по принципу (капилярных сил). Питательный раствор поступает в субстрат и к корневой системе по (фитилям), обеспечивая растение всеми необходимыми питательными веществами.

Данную гидропонную систему с большим успехом можно использовать при декоративном растениеводстве в земле, поместив один конец фитиля в питательный раствор, а другой в горшок. Такое искусственное орошение избавит Вас от множества хлопот, связанных с поливом растений. Однако, фитильная система эффективна лишь в декоративном растениеводстве и при выращивании миниатюрных культур или кактусов, так как корневая система крупных растений поглощает гораздо большее количество влаги, нежели то, которое ей могут доставить фитили. Именно по этой причине фитильные системы не получили широкого применения в коммерческом выращивании растений. А вот для декоративного домашнего использования нет лучшего варианта гидропонной системы.

 

Тонкости технологии

Гидропонику легко использовать как на улице под солнцем так и в помещениях. Одно преимущество в выращивании в закрытых помещениях в том, создается контроль и управление сезонами. Однако это справедливо для любого метода выращивания.

В качестве питательной среды для растений на гидропонике выступает специальный раствор, содержащий все соединения, необходимые растению для полноценного развития.

 Для обеспечения корневой системы кислородом в питательный раствор погружают только часть корней, согласно выбранной технологии.  

Состав питательных веществ готовится под конкретное растение, его стадию развития и под конкретную гидропоническую систему, в которой выращиваются растения.

Для подпитки растений используют минеральные соли, раствором с суммарной концентрацией 0,15-0,3%. Удобрения содержат в себе обязательные микроэлементы и количество примесей значительно меньше чем в обычных удобрениях.

Существует несколько основных факторов, которые необходимо учитывать для успешного использования рециркуляции питательных растворов:

• источник воды;

• оптимальная концентрация питательных веществ;

• оптимальный уровень рН;

• аэрация питательного раствора;

• оптимальный свет, температура, влажность, концентрация углекислого газа в воздухе.

Например, с каждым оборотом питательного раствора в любой активной гидропонной системе по корневой системе растения идет обмен питательными веществами. В результате этого, через определенный промежуток времени в растворе изменяется концентрация питательных веществ и, как следствие, рН и ЕС (электропроводность) раствора. Замена питательного раствора каждые 2 недели является лучшей гарантией получения урожая, так как свежий раствор обеспечивает наши растения полным набором необходимых питательных веществ. В таких условиях концентрация питательных веществ, рН раствора и ЕС меняются незначительно, что обеспечивает оптимальный рост растений.

Большинство растений не противятся выращиванию гидропоникой. Но не каждому из них подходят все гидропонные системы. Например, салат растет быстрее на водной системе, а виноград предпочитает субстрат. Единственным исключением остаются грибы, чьи потребности в питательных элементах резко отличаются от растений. Поэтому, их выращивание методом гидропоники невозможно.

Преимущества технологий гидропоники, заключаются в снижении трудоемкости для выращивания растений, и достигаются благодаря нескольким весомым факторам.

1)      Из процесса выращивания совершенно исключается понятие «плодородный грунт». Ведь грунт в гидропонике присутствует только лишь в рассадном состоянии растения. Стоит заметить, что рассаду растения выращивают все же традиционным способом, а затем ее помещают в горшочек, который наполняется каким-нибудь влагопроницаемым сыпучим субстратом. К примеру, перлитовым крупным песком, дробленым керамзитом, мелким гравием и прочим. Главная задача субстрата - держать корневую систему растения. При этом все питательные вещества растением впитываются из специального раствора.

2)      Абсолютно устраняется такая процедура, как «полив». Ведь гидропоника подразумевает собой систематичный полив питательным раствором корневой системы растения. Этот раствор отличается практически стабильным составом. Благодаря нему растение не подвергается ни голоданию, ни недостатку влаги. А развивается быстро и равномерно по сравнению со своими грунтовыми сородичами.

3)      Сводится к минимуму возможность появления насекомых, личинок, сорняков и конкурентов.

4)      Рассада высаживается практически в стерилизованный грунт, а затем грунт и вовсе вымывается. А в растворе никаких семян сорняков просто быть не может.

5)      При использовании технологии гидропоники отпадает необходимость в прополке, рыхлении и других видов обработки грунта. И система может быть абсолютно автоматизирована.

И если технология гидропоники хорошо отлажена, то процесс выращивания растений заключается непосредственно в выращивании рассады и сборе урожая. Также необходимо систематически следить за гидропонной установкой и подливать раствор.

Система гидропоники превращает процесс выращивания зелени, овощей и пряностей в весьма приятное занятие. 

 

Гидропоника в России

В бывшем СССР правительство уделяло большое внимание развитию гидропонных систем. Были построены первые тепличные комбинаты, применяющие данную технологию выращивания в Москве и Киеве. В городе Ереван (Республика Армения) был создан Институт Гидропоники для проведения исследований в этой области.

Сейчас же развитие же гидропоники в России связано с возрастающим интересом, особенно проявляющимся у малых фермерских хозяйств, так как им приходиться  на небольшой площади  выращивать овощи, зелень, цветочные и ягодные культуры в промышленных масштабах.

Среди них всё больше растет популярность систем капельного полива. Они позволяют создать за при небольших затратах автоматическую оросительную систему, которую можно использовать как для традиционного выращивани в земле, так и для гидропонных установок типа Drip System (система капельного полива)  

Несмотря на мировой опыт по использованию технологий гидропонного выращивания, в России бытует миф о том, что гидропоника это дорого и неэффективно, продолжая оставаться на 57 месте по урожайности. Однако, многие хозяйства и фирмы уже доказали обратное и осуществляют свою деятельность на территории всей страны. Сюда входят такие города как, Санкт-Петербург (ООО «ГРИН ХИЛС»,), Москва (Агрохолдинг "Московский",), Новосибирск, Чита (ОАО «Черновский овощевод»), Новосибирск (ООО "Тепличный комбинат Новосибирский"), Тюмень (ООО СП «Пригородное»), Пермский край (ООО «Чайковские теплицы»), Ставропольский край (ООО "Весна"), Владимир (Комбинат Тепличный ГУП), Смоленск (СХПК Казинский тепличный комбинат), Белгородская область ( ООО «Сельскохозяйственное предприятие «Теплицы Белогорья»).

В заключении хотелось бы отметить, что гидропоника - весьма перспективное направление в сельском хозяйстве. При одинаковых вложениях и энергозатратах гидропонная технология в разы эффективнее, чем земельное выращивание. Существует достаточное количество мировых примеров  - весь Израиль, Голландия, США, Канада, Япония. Это новый виток в сельском хозяйстве, способный дать очень хорошие результаты в обеспечении людей свежими овощами, ягодами, фруктами, зеленью.

Сейчас, когда ЕС и США объявили России экономические санкции, а Россия достойно ответила, самым актуальным и реальным является возврат к применению гидропонных зеленых кормов в животноводстве, зелени и овощей.
 




РИСЦ; ОГАУ «ИКЦ АПК»