Корзина
67 отзывов
+38(097)5-333-411

интернет-магазин "Никагроюг"

Гидропоника - что это?

Гидропоника - что это?
Краткая статья о гидропонике, основные положения и понятия. Детальное видео по теме: "Современное тепличное хозяйство".

12.01.16

Методы гидропоники.

 

Методов выращивания растений без почвы много. Они отличаются по способам снабжения корневой системы растений воздухом, водой и элементами минерального питания. Различают следующие методы гидропоники: агрегатопоника; водная культура; хемопоника; ионитопоника; аэропоника. Из всех разновидностей гидропоники промышленное значение в тепличном овощеводстве Украины имеет агрегатопоника.

  • Агрегатопоника

Выращивание растений на твердых субстратах, обладающих небольшой влагоемкостью (гранитная щебенка, гравий, песок, керамзит и др.). В Украине по этому методу выращивают растения на площади около 80 га.

При выращивании растений на твердых искусственных субстратах корневая система размещается в гравии, щебне или других заменителях почвы и поглощает минеральные элементы из раствора, подаваемого в субстрат.

После нескольких лет использования искусственные субстраты засоляются, загрязняются корневыми остатками и корневыми выделениями, ухудшающими рост растений, поэтому возникает необходимость в их химической регенерации. В этих субстратах довольно быстро размножается галловая нематода.

Применение твердых заменителей почвы в качестве субстрата требует значительных затрат на их заготовку и доставку, на переноску в теплицы, стерилизацию, промывание и регенерацию.

Водная культура. Выращивание растений в водной среде нашло применение в гидропонных установках Болгарии, Чехии, Словакии, Германии и других стран.

При водной культуре устраняются свойственные агрегатопонике недостатки, но возникают трудности в поддержании определенной концентрации и реакции питательного раствора, изменение которых за оптимальные пределы может привести к снижению урожайности или гибели растений. Кроме того, затрудняется одновременное и бесперебойное снабжение корневой системы растений раствором минеральных солей и кислородом воздуха. Растворимость кислорода в воде очень низкая. В 1 л питательного раствора при температуре 20 °C содержится всего 9,4 мг этого элемента. Такое низкое его содержание не может обеспечить нормального дыхания корневой системы, поэтому корни растений в водном растворе испытывают кислородное голодание, т. е. находятся в состоянии удушья. Для обеспечения нормального роста культур водный раствор необходимо обогащать кислородом. С этой целью применяют продувание воздуха через раствор специальными компрессорными установками.

Для улучшения снабжения корневой системы кислородом воздуха только незначительную часть ее погружают в питательный раствор, а остальную размещают во влажном пространстве над раствором.

В последние годы учеными различных стран начаты разработки более приемлемых для промышленного возделывания овощей методов водной культуры. Один из таких методов успешно применяют в Болгарии и Германии. Он заключается в том, что растения выращивают в желобах из светонепроницаемой полиэтиленовой пленки. Желоба, в которых находится корневая система, устанавливают на ровной поверхности грунта теплицы с небольшим уклоном (1:100). Из специальных резервуаров, установленных внутри теплицы, питательный раствор через водопроводные трубы поступает в желоба и по наклонной плоскости равномерно стекает (слоем 1–2 см), смачивая корни растений. Раствор, достигший конца желоба, поступает в общую канавку с небольшим резервуаром и с помощью небольшого электрического насоса снова возвращается в резервуар. При этом строго контролируется кислотность раствора и его электропроводность. Чем выше концентрация питательного раствора, тем больше его электропроводность. Когда электропроводность снижается до определенной величины, проводят корректировку раствора. Если он подщелачивается, его корректируют внесением ортофосфорной кислоты, а при подкислении вносят едкий калий. Преимущество этого метода водной культуры заключается главным образом в том, что для роста корневой системы создаются оптимальные условия. Растения постоянно получают в достаточном количестве влагу, питательные вещества и кислород воздуха. Все это способствует получению высокого урожая выращиваемых культур.

При этом методе отпадает необходимость в строительстве громоздких дорогостоящих водонепроницаемых поддонов и поддонного обогрева.

  • Хемопоника.

Этот метод близок к культуре растений на почвосмесях. В качестве субстрата используют следующие виды органических материалов: верховой торф со степенью разложения 30%, сфагновый мох, древесную кору, опилки, рисовую шелуху, отходы хлопчатника и др. Срок использования этих материалов в качестве субстрата 1–2 года. Некоторые из органических материалов требуют предварительной подготовки — измельчения (кора, стружка) и корректировки реакции среды. Минеральное питание осуществляют поверхностным поливом питательным раствором. Хемопоника не требует специального оборудования, ее можно применять во всех видах защищенного грунта.

  • Ионитопоника

Совершенно новый метод, по своему существу близок к агрегатопонике. Субстрат состоит из смеси двух типов синтетических ионообменных смол: катионита КУ-2 и апнонита ЭДЭ-10П. Катионит — это не растворимый в воде светло-желтого цвета полимер, имеющий сильнокислую реакцию, хорошую сыпучесть. Размер его гранул 0,3—0,5 мм. Гидроксилы он меняет на ионы минеральных солей (К+, Ca++, Mg++ и др.). Анионит ЭДЭ-10П свои ионы меняет на SOi–, NO3–, Н2РО4– и др. Это желтый сыпучий полимер, размер его гранул 0,3–1,5 мм. Оба ионита прочные, химически стойкие, не разлагаются при воздействии кислорода, света и при обычной температуре. В отличие от агрегатопоники, питательные вещества находятся в составе субстрата, поэтому поливают только чистой водой. По существу это искусственная почва.

  • Аэропоника.

Этот метод возделывания растений является более удачной модификацией беспочвенной культуры, чем метод водной культуры. Сущность его заключается в том, что корневая система растений развивается в условиях воздушной среды в полом пространстве, где через каждые 12–15 мин в течение 5–7 с ее опрыскивают питательным раствором из форсунок. При этом методе корни растений наиболее полно обеспечиваются кислородом воздуха. Для предупреждения подсыхания необходимо вовремя смачивать их питательным раствором.

Аэропоника имеет неоспоримые преимущества перед гравийной культурой, так как при ее применении отпадает необходимость в завозе, подготовке, стерилизации субстратов. Нет опасности поражения растений галловой нематодой. Однако этот метод выращивания растений требует безотказной автоматики и при усовершенствовании он как более экономичный найдет широкое применение в тепличных хозяйствах.

Способы подачи питательного раствора.

Питательный раствор при гидропонной культуре подается путем поверхностного увлажнения или подтопления. Поверхностное увлажнение заключается в том, что питательный раствор подастся на поверхность субстрата струей или каплями, а излишек раствора отводится через дренажные трубы, уложенные на дне стеллажей или поддонов. К этому способу подачи раствора относится так называемый бенгальский, который получил широкое применение в Индии, Австралии, Пакистане и Бирме.

При бенгальском способе растения выращивают в негерметических поддонах, наполняемых песчано-гравийной смесью. Через каждые десять дней в междурядья вносят сухую питательную смесь (по 50–70 г/м2), после чего субстрат поливают так, чтобы влага достигла корневой ситемы растении. В течение недели поливают 2–3 раза. Избыток раствора сбрасывается через отверстия в поддонах.

Метод поверхностного увлажнения применяется также при выращивании овощей в бороздках. В качестве субстрата здесь используются предварительно пропаренные опилки хвойных и лиственных пород, а также перлит или вермикулит. На песчаном основании теплиц делаются бороздки шириной и глубиной 20 см. Их выстилают кусками полиэтиленовой пленки шириной 60–70 см с отверстиями для удаления излишков раствора по продольной оси. Борозды засыпают предварительно пропаренными древесными опилками так, чтобы они образовали валик.

Подкармливают растения дождеванием через определенные промежутки времени. После прекращения подкормки излишки питательного раствора уходят в дренаж, не вызывая заболачивания.

Рыхлая структура опилок обеспечивает хорошую аэрацию корневой системы растений, а малые объемы субстрата и борозде быстро прогреваются воздухом теплицы, обеспечивая необходимый температурный режим в корнеобитаемом слое. Пленка, выстилающая борозду, до определенной степени играет роль экрана, предотвращающего переохлаждение корневой системы растений подстилающим дренажным песком. По принципу обеспечения растений водой и питательными элементами эта система относится к хемопонике. Она выгодно отличается от гравийной культуры своей простотой и доступностью для любого хозяйства. Однако при этом безвозвратно теряется значительная часть питательного раствора, загрязняя окружающую среду. Опыты, проведенные в Левокумском виноградарском совхозе производственного объединения «Ставропольвино», показали, что урожайность огурца при этом методе составляет 15–25 кг с 1 м2.

Более совершенным является автоматический капельный полив, применяемый в гидропонных теплицах Дании. В таких теплицах в качестве субстрата используется инертный материал гродан (минеральная вата), укладываемый на обычную полиэтиленовую пленку на ровной поверхности грунта в теплице. Через систему полихлорвиниловых труб к каждому растению подведена капиллярная трубочка (капельница) для одновременного орошения и подкормки растений. Компьютер регулирует концентрацию, кислотность, время и количество подачи питательного растворе, необходимого для увлажнения субстрата.

Этот метод увлажнения имеет несомненные преимущества перед другими, так как может обеспечить очень точное и равномерное распределение малого количества раствора на площади без увлажнения вегетативной массы растений и воздуха теплиц.

При капельном методе орошения вместо гродана можно использовать предварительно произвесткованный малоразложившийся сфагновый торф. Состав питательного раствора при орошении торфа капельным методом должен составляться с учетом содержания в нем питательных элементов. Потеря раствора здесь также неминуема.

В тепличных гидропонных комбинатах нашей страны питательный раствор подают способом подтопления (так называемый субирригационный метод). Растения высаживают в водонепроницаемые стеллажи или поддоны, наполненные искусственными, хорошо водопроницаемыми субстратами, в которые питательный раствор подается снизу. После прекращения подачи он самотеком удаляется из стеллажа или поддона. Такое увлажнение субстрата создает оптимальные условия для аэрации корневой системы растений.

Требования к химическим и физическим свойствам субстратов и их характеристика

При выращивании растений без почвы в качестве субстратов могут быть использованы различные местные материалы. В тепличных гидропонных комбинатах Укпаины используют преимущественно гранитный щебень. В некоторых случаях применяют органические субстраты: торф, мох, древесные опилки.

Для обеспечения нормального роста и развития растений субстрат должен отличаться определенными свойствами.

  • Во-первых, он не должен содержать каких-либо ядовитых веществ, должен быть относительно химически инертным и нейтральным, чтобы не изменять химических и физико-химических свойств питательного раствора. Некоторые субстраты содержат карбонат кальция (СаСО3), который, растворяясь под действием раствора и корневых выделений, подщелачивает раствор за счет повышения концентрации ионов ОН–, образующихся при гидролизе: CaCO3 + 2Н2О ⇔ Ca (OH)2 + H2CO3; Ca(OH)2 ⇔ Ca++ + 2ОН–.

Повышеное содержание кальция в растворе вызывает осаждение фосфатов. Таким образом, субстрат, содержащий СаСО3, не способствует нормальному росту растений.

  • Во-вторых, субстрат должен обладать достаточной водоудержипающей способностью и хорошей аэрацией. Эти его свойства в значительной степени зависят от размера частиц. С их увеличением резко снижается водоудерживающая способность субстрата и повышается его пористость. Такие субстраты, как измельченные вермикулит, перлит и керамзит, обладают высокой водоудерживающей способностью, а гравий и гранитный щебень — низкой.
  • В-третьих, субстрат должен быть достаточно прочным. Некоторые из них, например, вермикулит, перлит и керамзит, непрочны и со временем крошатся, вследствие чего уменьшается размер их частиц и ухудшается аэрация корневой системы растений. Такие субстраты нужно менять через каждые 3–4 года, что экономически невыгодно.

При длительном использовании субстраты претерпевают глубокие физико-химические изменения. Работами Е. И. Ермакова и Р. И. Штреис (1968) установлено, что керамзит, перлит и другие субстраты подвержены медленному разрушению под действием корневых выделений, продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и питательного раствора.

Наличие в растворе ионов водорода (H+) и угольной кислоты (НКО3–), образующихся при дыхании корней, создает предпосылки для ионного обмена между субстратом, корнями растений и питательным раствором.

По данным С. Н. Алешина (1952), радиус катиона водорода в сотни тысяч раз меньше, чем всех других катионов (10-5 A°), поэтому он может легко проникать в кристаллическую решетку минералов и вызывать ее разрушение в результате обмена катионов.

Наибольшей объемной массой обладает гравий, наименьшей вермикулит. В последнем соотношение твердой, жидкой и газообразной фаз более оптимально для роста и развития растений. Однако он механически непрочен.

С физическими свойствами субстрата тесно связаны их водные свойства: влагоемкость и подопроводимость, от которых в значительной степени зависит водный режим растений.

Наибольшей водоудерживающей способностью отличается вермикулит. Низкая водоудерживающая способность гравия объясняется, кроме отсутствия в нем пор, еще и смачиванием частиц при соприкосновении с жидкостями. Твердое тело не смачивается жидкостью, когда взаимное притяжение ее молекул между собой больше, чем притяжение их к молекулам твердого тела. С увеличении размера частиц водоудерживающая способность гравия, щебня и керамзита резко снижается.

Остающаяся после увлажнения субстрата вода делится на легко- и слабоподвижную. Из применяемых минеральных субстратов больше всего легкоподвижной воды содержит вермикулит, поэтому при выращивании овощных культур его можно увлажнять реже, чем другие субстраты: в солнечную погоду раз в день, в пасмурную — через день, на гравии и щебне — в солнечную погоду 3–4 и в пасмурную 2–3 раза в день.

В последние годы в гидропонных сооружениях Нидерландов, Дании, Англии, Германии, Франции и других стран в качестве субстрата начали использовать искусственное волокно гродан, т. е. минеральную вату.

Гродан получают путем плавления различных минеральных пород, преимущественно из диабаза или базальта с добавлением фенольной смолы. Полимерный скрепляющий материал придаст волокну жесткую структуру и свойства водного адсорбента, что повышает общую водопоглощающую поверхность субстрата. Указанные компоненты сплавляются при температуре 1600°С. Из сплавленной массы вытягивают волокно, которое используют на изготовление матов, гранул, горшочков для выращивания растений.

Гродан благодаря очень тонкому диаметру волокон (5 мк) отличается оптимальными для выращивания растений физическими свойствами. Это высокопористый материал. Пористость его достигает 97%, влагоемкость — 82%. Волокно гродана содержит следующие химические вещества, %: SiO2 — 47, AI2O3 — 14, TiO2 — 7, Fe2O3 — 3, CоO — 16, MgO — 10, Na2O — 2 и K2O — 1.

Для выращивания рассады используют блоки из гродана размером 10*10*10 см, а для выращивания растений— 90*30*10 см.

Кроме гродана, в ряде стран в качестве субстрата используют высокомолекулярные синтетические соединения типа вспененного полистирола, полиуретана, термопластических полимеров, а также синтетические пенистые смолы, обладающие различными водно-физическими и химическими свойствами, что необходимо учитывать при выращивании растений.

Из физических свойств субстрата наиболее важное значение имеет объемная масса, соотношение твердой, жидкой и газообразной фаз и механическая прочность субстрата. Водно-физические свойства его оказывают существенное влияние на процессы роста и развития растений. На искусственных субстратах значительно увеличивается масса, объем, адсорбирующая поверхность корней рассады и усиливается их нагнетающая и метаболическая активность.

При этом изменяется морфологическое строение корневой системы растений. В частности, на искусственных субстратах они формируют сильно развитую компактную корневую систему с несколько утолщенными и более короткими корнями, тогда как на почве последние меньше ветвятся, но сильно вытягиваются.

 

Предыдущие статьи
Контакты
  • Телефон:
    +380975333411, Киевстар
    +380955333411, МТС
    +380930808033, life
  • Контактное лицо:
    Виталий
  • Адрес:
    ул. Пограничная 39 (здание бывшей швейной фабрики "Эвис"). , Николаев, Николаевская область, Украина
  • Email:
    nikagroug@i.ua
  • Skype:
    +380975333411
Карта