Гидропонный метод выращивания растений

Размещено на http://allbest.ru

1. Гидропоника

Гидропоника - это способ выращивания растений на искусственных средах без почвы. При выращивании гидропонным методом растение питается корнями не в почве, более или менее обеспеченной минеральными веществами и поливаемой чистой водой, а во влажно-воздушной, сильно аэрируемой водной, или твердой, но пористой, влаго- и воздухоемкой среде, способствующей дыханию корней, и требующей сравнительно частого (или постоянно-капельного) полива рабочим раствором минеральных солей, приготовленным по потребностям этого растения. В качестве таких заменителей могут использоваться гравий, щебень, а также некоторые пористые материалы - керамзит, вермикулит и др.

2. Общая информация

Корневая система растений при выращивании их методом гидропоники развивается на твердых субстратах, не имеющих питательного значения, в воде или во влажном воздухе (аэропоника).

Примером органического субстрата служит кокосовое волокно: это перемолотая скорлупа и лыко кокосового ореха, из которой вымыты соли железа и магния. Природа предусмотрела кокосовое волокно как первоначальный грунт для корней новорожденной пальмы. Кокосовое волокно легче воды, поэтому при поливе не утапливается как почво-грунт, а разбухает, наполняясь воздухом. Каждое волокно содержит в своей толще большое количество пор и канальцев. Силой поверхностного натяжения канальцы заполняются рабочим раствором, но корневой волосок выпивает содержимое, прорастая рядом. Гладкая поверхность волокна позволяет корню свободно скользить от выпитой микропоры к следующей. Сетью микротрубочек кокосовое волокно распределяет воду и воздух по всему своему объему. Волокно кокоса, как полностью рекультивируемый, экологически дружественный субстрат, используется на многих голландских гидропоник-фермах, при выращивании многолетних растений, например, роз.

3. Изготовление и характеристики материалов, используемые для гидропонного метода выращивания растений

В Дании в 1969 году впервые использовали минеральную вату как субстрат. гидропонный растение капельный полив

Минеральную вату добывают путем плавления смеси при температуре 1500-2000°C, в состав которой входит 60% базальта, 20% кокса и 20% известняка.

Для получения минеральной ваты используют связывающее вещество, которое помогает держать волокна друг от друга на некотором расстоянии. С одной стороны это предупреждает уплотнение, и полученная продукция сохраняет стабильную форму ваты на протяжении длительного времени, а с другой - повышает ее капиллярные свойства, пористость и влагоемкость.

Вермикулит - это минерал вторичной переработки, который получают путем изменения слюды. Вермикулит расслаивается. Вермикулит бывает различного цвета, от светло-коричневого до темно-желто-коричневого.

Вермикулит очень влагоемкий, влагоемкость 300-400 %. Это его свойство затрудняет доступ воздуха к корням. Поэтому вермикулит нужно смешивать с другими невлагоемкими субстратами.

Перлит очень легкий, почти как воздух, и хорошо удерживает кислород. Его свойство удерживать кислород является основной причиной, по которой его используют в качестве наполнителя в беспочвенных смесях.

В перлите содержится сильная система капилляров, которые подымают воду со скоростью, с которой растение поглощает ее. Перлит имеет хорошее продольно-капиллярное распределение влаги, поэтому он хорошо подходит для гидропонного выращивания фитильного типа. Любые остатки раствора стекают в резервуар.

Водопоглощение (по массе) перлита - 86%.

Главный недостаток перлита - это его легкость, он смывается водой и растению тяжело удерживаться корнями. Из-за этого недостатка, перлит, в качестве субстрата, не подходит затопляемым и поточным типам гидропонных систем или системам, которые находятся на открытом воздухе и на них воздействуют сильные ветры или дожди.

Для изготовления керамзита используют глину, прошедшую температурную обработку. Керамзит является строительным материалом и имеет гранулярный вид диаметром 2-50 мм.

Для гидропонного выращивания растений используют керамзит величиной 2-5 мм. Такие гранулы содержат пористую структуру, которая позволяет удержать питательный раствор.

Керамзит имеет высокую механическую прочность, его тяжело раздавить. Так же субстрат имеет относительно не высокую водоудерживающую способность, 30-60 %.

Водопоглощение (по массе) - 17,4 %.

Корневые выделения оказывают разрушительное воздействие на гранулы керамзита, что в результате приводит к увеличению объема и удельной массы субстрата.

Истощение и загрязнение земель еще не очевидно, но нехватка воды уже остро чувствуется в некоторых регионах, например, в ОАЭ, Израиле, Кувейте. В этих регионах остро встает проблема орошения. В настоящее время до 80 % всех овощей, зелени, фруктов, в Израиле выращивается гидропонным способом. Армия США всегда имеет в наличии все необходимое для развертывания в полевых условиях гидропонных теплиц для овощей и зелени. Гидропоника - идеальное решение для жарких засушливых стран, так как при экономии воды в разы можно снимать множество урожаев за год.

При тепличном выращивании в северных широтах гидропоника также показывает отличные результаты, при наличии искусственного освещения.

Развитие гидропоники в России связано с возрастающим интересом к т.н. «малым фермерским хозяйствам», где на небольшой площади можно выращивать зелень, овощи, цветочные и ягодные культуры. Все большей популярностью пользуются модульные системы капельного полива. Они позволяют создать за короткий срок и при небольших затратах оросительную систему как для традиционного земельного выращивания, так и для гидропонных установок типа капельного полива.

4. Основные гидропонные системы

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. Фитильная система

2. Система глубоководных культур

3. Система периодического затопления

4. Техника питательного слоя (NFT)

5. Система капельного полива

Система фитильного полива.

Такие системы представляют собой самый простой тип гидропонных систем. Они работают по принципу «капиллярных сил» без какого-либо механического воздействия. Питательный раствор подается в субстрат к растению из резервуара при помощи фитилей.

В качестве субстрата используют: кокосовое волокно, перлит, вермикулит. Эта система используется и при декоративном растениеводстве с обычной землей (один конец фитиля помещают в воду или специальный раствор, а другой - в горшок с землей).

В этой системе есть один и довольно существенный недостаток: она эффективна для выращивания только небольших растений. Крупные и, особенно, влаголюбивые растения нуждаются в большем количестве питательного раствора, чем они могут получить через фитиль. В этих случаях растение переводят на другую систему питания. Из-за этого ограничения фитильные системы не получили широкого применения.

Система глубоководных культур.

Эти системы могут считаться самым простым типом из всех активных гидропонных систем. Растения фиксируются на платформе (обычно из пенопласта), которая плавает на поверхности питательного раствора, расположенного в контейнере. Корни растений находятся в погруженном состоянии. Для обеспечения корней кислородом, осуществляют аэрацию питательного раствора при помощи воздушного насоса или же производят регулярную смену раствора.

Данная система идеальна для выращивания быстрорастущих небольших растений, нуждающихся в большом количестве жидкости (к примеру, салат), но не подходит для больших и долголетних растений.

Для выращивания крупных растений, была создана модификация системы глубоководных культур, названная «система Джерайк», или «система фиксированной платформы». В этой модификации платформа крепится к контейнеру с питательным раствором, а для поддержки растений (к примеру, томатов) устанавливают штативы.

Этот тип культивационных систем подходит для получения начальных навыков в выращивании гидропонным методом.

Техника питательного слоя.

В контейнер, на котором фиксируют растения (растения усаживают в пластиковые стаканчики с прорезями для свободного роста корней), при помощи насоса подают питательный раствор из резервуара. Раствор протекает по корням растений, а затем стекает обратно в резервуар. Поток питательного раствора постоянен, либо включается автоматически через короткие промежутки времени. Кончики корней растений касаются питательного раствора, тонкий слой которого постоянно находится на дне контейнера. Корни растения обеспечиваются кислородом благодаря влажному воздуху над поверхностью питательного раствора.

В данном типе гидропонных систем не требуется таймер для насоса и, обычно, не используют дополнительный субстрата, кроме воздуха.

Главным недостатком данной системы является восприимчивость к отключениям электроэнергии и поломкам насоса. В этих случаях, как только происходит сбой в подаче питательного раствора, корни практически сразу начинают высыхать. Как вариант решения данной проблемы, устанавливают аварийные автономные источники питания (аккумуляторы) и используют субстраты, которые задерживают влагу.

Система периодического затопления.

К корням растений, погруженных в субстрат (керамзит, перлит, гравий, кокосовое волокно и т.д.), время от времени подается питательный раствор, который затем обратно сливается в резервуар. Процесс автоматизирован: насос соединен с таймером. При включении таймера, насос подает питательный раствор в лоток с корнями. При выключении таймера питательный раствор самостоятельно сливается в резервуар. После сливания питательного раствора в резервуар происходит аэрация корней.

Процедура затопления осуществляется несколько раз в день и зависит от вида выращиваемой культуры, типа и свойств субстрата.

Недостаток - уязвимость в случае отключения электричества и поломки насоса или таймера. Используя керамзит или подобные плохо удерживающие влагу субстраты, повышается вероятность гибели растения при сбое работы системы. Поэтому рекомендуется использовать субстраты, хорошо удерживающие влагу (кокосовое волокно, вермикулит и др.).

Система капельного полива.

Данная система является самой распространенной системой гидропонного выращивания в мире.

Управляемый таймером насос подает питательный раствор, который посредством трубочек капает под основание каждого растения, корни которого находятся в субстрате. Возможно использование отдельных горшков, что облегчает перестановку растений, добавление и извлечение их из системы.

Различают два вида систем капельного полива:

· реверсивный капельный полив: избыток питательного раствора стекает обратно в резервуар и используется повторно. Точного управления циклами полива не требуется, поэтому возможно использование более простого таймера. Существует, все же, необходимость тщательно следить за уровнем кислотности и составом раствора.

· нереверсивный капельный полив: раствор повторно не используется, поэтому таймер настраивают очень аккуратно (таймер должен быть более точным), чтобы не было никаких излишков раствора (во избежание загнивания корней). Этот способ полива требует меньше времени на обслуживание, так как рН и содержание питательных веществ в растворе не меняется. Также отпадает необходимость корректировки раствора.

Недостаток, как и у всех активных гидропонных систем, - это уязвимость при отключении электричества и поломки насоса или таймера, а также засорение трубок подачи питательного раствора к корням растений.

Размещено на Allbest.ru