Гидропоника и способы выращивания растений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гидропоникой называется способ выращивания растений без почвы на искусственных питательных средах, в которых все необходимые элементы питания даются в легкоусвояемой форме, нужных соотношениях и концентрациях. В зависимости от характера питательной среды различают водную культуру (собственно гидропоника), субстратную культуру (растения выращивают на твердых заменителях почвы - субстратах, которые периодически смачивают питательным раствором) и воздушную культуру (или аэропонику).

История метода

Метод гидропоники был основан на изучении корневого питания растений. Много ученых упорно работало десятки лет, чтобы узнать, что корень извлекает из почвы. Понять это удалось в результате опытов выращивания растений в воде (метод водных культур). В дистиллированной воде растворяют определенные минеральные соли, кроме солей того химического элемента, значение которого для жизни растения хотят выяснить. Растение выращивают на этом растворе в стеклянной банке. Опыты показали, что растение хорошо развивается лишь в том случае, если в растворе солей есть калий, кальций, железо, магний, сера, фосфор и азот. Если из питательного раствора исключить калий, рост растения останавливается. Без кальция не может развиваться корневая система. Магний и железо необходимы растению для образования хлорофилла. Без серы и фосфора не образуются белки, входящие в состав протоплазмы и ядра.

Долгое время думали, что только эти элементы необходимы для нормального развития растений. Но потом выяснилось, что растению нужны также очень небольшие количества других элементов, которые поэтому и назвали микроэлементами.

Примерно в одно и то же время в девятнадцатом веке немецкий ботаник Ф.Кноп, а в России К.А.Тимирязев и Д.Н. Прянишников разрабатывали в научных целях метод культуры растений в водных растворах неорганических соединений. В 1936 г. В США Герикке США испытал выращивание овощей в растворах, назвав данный метод гидропоникой. Первые успешные опыты выращивания овощей в растворах без почвы в нашей стране были поставлены в 1938-1939 гг. Первоначально растения на гидропонике выращивались исключительно в водной среде. Но при водной культуре снабжение корней кислородом оказалось неудовлетворительным, реакция раствора неустойчива, отдельные корни и целые растения быстро отмирали. Поэтому чисто водная культура растений не нашла применения, но в последствии были разработаны другие методы. Сущность их сводится к тому, что корни растений размещают в каком либо относительно инертном субстрате. Субстрат и корни погружены в раствор всех необходимых растениям питательных веществ.

В зависимости от используемого субстрата появились такие методы

Агрегатопоника - когда корни размещены в твердых инертных, неорганических субстратах - щебне, гравии, керамзите, песке и т.п.;

Хемопоника - при которой корнеобитаемым субстратом служат мох, верховой торф, опилки и другие малодоступные для непосредственного питания растений органические материалы;

Ионитопоника субстрат из ионообменных материалов;

Аэропоника твердого субстрата нет, корни висят в воздухе затемненной камеры.

Субстраты

При гидропонном методе выращивания применяются инертные заменители земли: гравий, вермикулит, перлит, керамзит, крупнозернистый песок, мох, торф. По названию субстратов, используемых в чистом виде или смеси, дается название способу выращивания: гравийная культура, песчаная культура, торфяная культура и т.д. Инертные субстраты легко поддаются дезинфекции, не вступают в химические реакции с растворенными в воде минеральными солями и хорошо обеспечивают доступ воздуха к корням.

Субстрат должен обладать следующими свойствами:

легко пропускать воздух и раствор, хорошо смачиваться им;

не вступать в химическое соединение с растворенными веществами;

иметь слабокислую или нейтральную реакцию;

не препятствовать развитию корневой системы и удерживать растение в вертикальном положении.

При правильной эксплуатации субстраты из гранита и кварца используют до 10 лет, из керамзита и перлита 6-10 лет, а из вермикулита только 2-3 года.

Керамзит

гидропоника растение питательный полив

Для выращивания растений на гидропонике обычно используют субстрат из мелкого керамзита (0,1 - 0,5 см.), так как он обладает лучшей водоудерживающей способностью. Керамзит воздухопроницаем, водопроницаем, влагоемок. Корни в нем хорошо удерживаются и увлажняются. Высаженное в керамзит растение не травмируется, корневая шейка не выпирает на поверхность, а хорошо разветвленные корни не повреждаются и пронизывают весь субстрат. Керамзит в эксплуатации не нужно часто дезинфицировать, он дешев и не вреден для растений. При длительном выращивании растений (в течение 3 - 4 и более лет) в керамзитном субстрате возможно накопление в нем продуктов жизнедеятельности растения (метаболитов), плохо влияющих на развитие растения. Поэтому керамзит необходимо периодически промывать водой или перекисью водорода слабой концентрации (3%).

Вермикулит

В гидропонике используют обожженный вермикулит. В результате обжига он приобретает легкость, стерильность, уникальную влагоёмкость и долговечность использования.

Очень важен размер фракции. Оптимум для возделывания многолетних и однолетних культур - 0.5 - 2 см. В субстрате с более мелкими фракциями затрудняется аэрация, и он больше годится для посева семян, пикировки сеянцев, укоренения черенков, либо как рыхлитель для почвосмесей.

Обожженный вермикулит стерилен (обжиг при высоких температурах). При обжиге происходит вспучивание минерала, увеличение его пластинок в несколько раз. Они приобретают форму "гармошек" с большим количеством воздушных полостей. Субстрат удерживает количество воды, в 5-6 раз превышающее его собственный вес. При этом он легко всасывает и также легко отдает ее растениям. Очень высокая воздухоёмкость способствует мощному развитию корневой системы растений.

Благодаря массе сквозных щелевидных пор, вода или питательный раствор свободно проходят через пластинки субстрата (из поры в пору), причем частицы остаются на месте. Этого не происходит, например, в керамзите. Его гранулы часто всплывают, разрывая корневые волоски растений.

Торф

Хорошим субстратом является торф. Наиболее пригоден сфагновый торф верховых болот, почти неразложившийся, с нормальной зольностью (не более 12%). Относительная влажность торфа должна находиться в пределах 60 - 65%. Более сухой торф хуже смачивается. Высокозольный торф можно использовать лишь как удобрение, но не ка субстрат. Относительная влажность торфа должна находиться в пределах 60-65%, более сухой торф при поливе растений хуже смачивается. Верховой торф имеет довольно высокую кислотность, поэтому перед употреблением торфяной субстрат нейтрализуют мелом или доломитовой мукой.

Песок

Песок как следует применять крупнозернистый, кварцевый. Перед применением его несколько раз промывают (до тех пор, пока стекающая вода не станет прозрачной). Он пригоден главным образом для гидропонной культуры суккулентов и других растений при поливе сверху, а также для укоренения черенков.

Встречаются субстраты из гранулированного полиэтилена или стекла. Большой интерес представляют исследования с субстратами из ионообменных материалов, которые можно заряжать ионами нужных растениям веществ, способных переходить в раствор по мере поглощения их корнями.

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.

Описание техники питательного слоя:

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.

Преимущества метода питательного слоя :

- отсутствие таймера включения насоса

- хорошее обеспечение корневой системы кислородом

- отсутствие субстрата

Сложности метода питательного слоя:

- отключение электричества (подсыхание корней)

Система периодического затопления

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

Описание системы временного затопления:

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 в (DWC) 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. Именно по этому, чтобы снизить риски при использовании системы периодического затопления, мы рекомендуем использовать субстраты типа вермикулит или кокосовое волокно. Эти субстраты хорошо удерживают влагу и не подвержены быстрому высыханию, что убережет Ваши растения от стресса или гибели.

Система плавающей платформы или Deep Water Culture (DWC)

Система плавающей платформы - самая простая из всех (активных) гидропонных систем.

Описание системы плавающей платформы:

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.

Преимущества системы плавающей платформы :

- простота конструкции

- простота обслуживания

- коммерческая эффективность

Сложности системы плавающей платформы :

- установка аэраторного оборудования

- установка рециркулирующего оборудования (насос)

- отключение электричества

Система капельного полива

Система капельного полива - самая распространенная в мире гидропонная технология.

Описание системы капельного полива:

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.

Фитильная система

Фитильная система - самая простейшая гидропонная система из всех существующих.

Описание фитильной системы :

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.

Сосуды для комнатных растений, выращиваемые гидропонным методом

Комнатные растения, помещают в гидрогоршки - двойные горшки или сосуды (один внутри другого). Горшки должны соответствовать некоторым требованиям.

· Наружный сосуд не должен пропускать воду.

· Внутренний горшок должен быть с прорезями или отверстиями для активного взаимодействия корней с гидропонным раствором.

· Наружный горшок не должен быть прозрачным.

· Оба горшка или сосуда должны быть изготовлены из материала, который не вступает в реакцию с питательным раствором. Лучше для этого подойдут обожженные керамические горшки из глины или глазурованные. В глазурованных горшках не будет проступать налет из минеральных солей.

Наиболее подходящая форма внешнего горшка сферическая, так как его объем будет больше, чем объем обычного горшка. Внутренний горшок можно сделать из обычного пластикового горшка или из пластиковой бутылки. В специализированных магазинах давно можно приобрести горшки для гидропоники. При этом наружный сосуд полностью водонепроницаем, выполняется из различных материалов и имеет красивый декоративный вид.

Внутренний сосуд обычно выполнен из пластмассы и снабжен указателем уровня жидкости. Этот прибор имеет отметки на трех уровнях - минимальное количество раствора, оптимальное и максимальное. Правильнее будет доливать питательный раствор, когда указатель уровня жидкости опускается на точку минимум. При этом доливать воды нужно столько, чтобы поплавок уровня жидкости поднялся до оптимального значения. До максимального значения количество жидкости доводят лишь в тех случаях, когда растения оставляются без полива надолго, например, во время отпуска.

Питательные растворы и их приготовление

Питательные растворы приготавливают, растворяя в воде химические соли, которые содержат азот, фосфор, калий, магний, кальций, серу, марганец (т.е. макроэлементы), а также бор, медь, цинк и другие необходимые для развития микроэлементы. Питательный раствор должен иметь в своем составе все элементы в соотношениях, не превышающих норму потребления их растениями. Растения лучше усваивают питательные вещества из разбавленных растворов; при концентрации, превышающей оптимальную норму, растения могут погибнуть.

Преимущества:

• Гидропоника помогает получить больший урожай фруктов и овощей лучшего качества и собирать плоды круглый год, чего невозможно достичь при использовании обычного грунта, выращивании под открытым небом или в теплицах при естественном освещении.

• В гидропонной системе, при применении стерильных материалов в качестве среды для корневой зоны и в чистых помещениях, посевы не подвергаются заболеваниям, которые они могли бы получить из почвы. Гидропоника также защищает от сорняков и других проблем.

• Гидропонное растениеводство может быть более интенсивным, чем традиционное выращивание, позволяет увеличить число урожайных циклов, помогает контролировать условия выращивания и максимально раскрыть потенциал роста .

• При выращивании в помещении с искусственном освещением или в теплицах с контролируемым солнечным освещением, регулируемым по времени, световому спектру и интенсивности, производители могут выращивать свою продукцию круглый год в небольших помещениях и при этом получать отличный урожай.

• Благодаря возможности полностью контролировать состав и время поступления питательных веществ можно управлять всем процессом выращивания для достижения высшей продуктивности и лучшего качества.

Размещено на Allbest.ru