Гидропоника. Основные принципы и методы выращивания растений

Гидропоника — что это, каковы польза и вред такой технологии, какие существуют виды гидропонных систем?

С каждым годом из-за загрязненности атмосферы и окружающей среды в целом все сложнее получить экологически чистый урожай. Огородники, которые не используют инсектициды и химические удобрения, основываясь исключительно на традиционных методах, не могут быть уверены в том, что овощи не содержат вредных для человеческого организма веществ.

Дело в том, что оградить растения от загрязненной почвы невозможно. По этой причине лучший способ получить действительно полезные овощи или фрукты со своего огорода – выращивать их не в почве, а с использованием гидропоники.

Гидропоника — что это?

Метод гидропоники помогает выращивать растения без использования земли, т.к. все питательные вещества они получают из специального раствора. Его состав идеален, поскольку изготавливается индивидуально для каждой отдельной культуры. Термин «гидропоника» — это соединение двух древнегреческих слов: «вода» и «работа». Дословный перевод – «работающая вода».

В основе системы находятся различия в потребностях культур в питательных веществах и способах их поглощения:

• катионы калия необходимы для роста;
• соединения серы, кальция, азота и фосфора – для вегетативной массы (стебли, листья, корни);
• железо и магний нужны для синтеза хлорофилла, ответственного за фотосинтез и вкус плодов.

Однако это далеко не полный список требуемых элементов. Существуют различные методы гидропоники, главное отличие которых заключается в субстрате:

• агрегатопоника – использование керамзита, щебня, песка, камней;
• хемопоника – мох, опилки, торф и другие среды, из которых растения не могут получать питательные вещества;
• ионитопоника – специальные ионообменные смолы, нерастворимые в воде и идеальные для существования ионов минеральных веществ;
• аэропоника – отсутствие среды как таковой – корни подвешиваются в защищенной от солнечных лучей камере.

Впервые принцип потребления растениями различных веществ описал Аристотель. После него эту тему затронул только спустя 20 веков голландец Иоганн Гельмонт. Спустя еще 2 века выяснилось, что все живые организмы состоят из клеток, построенных из химических соединений и нуждающихся в кислороде.

Только в 19 веке ученым удалось вырастить семена исключительно на питательном растворе. Этот опыт помог выяснить, какие химические элементы необходимы им для полноценного роста. С годами гидропоника все больше совершенствовалась. В настоящее время с использованием этого метода повсеместно выращиваются овощи, зелень и декоративные растения.

Какие растения можно выращивать по этой технологии?

Гидропоника в России позволяет разводить практически любые культуры, в том числе кустарники и древесные формы. Такой метод применяют не только в России, а повсеместно, в большинстве случаев — для выращивания овощей. Растений, которым подходит этот способ, много, в основном это томаты, огурцы, бобовые, редис и зелень. Наиболее приспособлены для гидропоники растения с небольшим вегетационным периодом. Исключениями являются растения с клубнями и быстрорастущие, с массивной корневой системой.

Польза и вред гидропоники

Гидропоника может приносить как вред, так и пользу. Польза системы:

1. Повышение урожайности и скорости роста растений. Растению не нужно тратить энергию на добычу веществ из почвы. Сэкономленные силы идут на развитие. Оно стабильно растет, находясь в постоянных благоприятных условиях.
2. В организм не поступают вредные вещества из почвы, которые могли бы вызывать заболевания и замедлять рост.
3. Отсутствие необходимости в постоянном поливе. Человек контролирует количество жидкости, которое необходимо определенной культуре. Соответственно, исключается возможность засыхания или избытка влаги.
4. Упрощение процесса пересадки. Как следствие, снижается риск травмирования корней.
5. Инсектициды не применяются, потому что гидропоника исключает насекомых-вредителей, грибковые поражения и другие заболевания. Также отсутствуют сорняки, которые могут подавлять рост растения.
6. Нет необходимости смены грунта.
7. Простота ухода. Не требуется обработка почвы – рыхление и прополка. Минимизируется участие человека в этом процессе.

Недостатки и вред системы:

1. Дорогостоящее обслуживание. Требуется оборудование с большой стоимостью.
2. В первое время потребуются не только финансовые затраты. Обычно систему собирают самостоятельно. По этой причине необходимо потратить много сил и времени.
3. Многие считают, что овощи, выращенные по системе гидропоники, невкусные и приносят только вред. Однако такие домыслы не нашли научного подтверждения.
4. Нельзя культивировать определенные виды растений. Корнеплоды не выносят избытка влаги и начинают гнить.

Виды гидропонных систем и их особенности

Классификация гидропонических систем по способу полива:

• пассивные – используются капиллярные силы для подачи питательной влаги;
• активные – вода подается с помощью насоса;
• комбинированные — сочетание вышеуказанных принципов функционирования.

Фитильная система считается самой простой. В нее не входят двигающиеся детали, а питательный раствор подается капиллярными силами, с помощью фитилей. В субстрат он впитывается не сразу. Наполнители могут быть разнообразными: перлит (вулканическая порода), слоистый вермикулит, волокно кокоса и т.д. Главный минус – невозможность выращивать влаголюбивые культуры, т.к. фитили пропускают небольшое количество влаги. Такой способ идеален для комнатных цветов.

Еще одна примитивная система – плавающая платформа. Ее основа – пенопластовый пласт с отверстиями, в которых закрепляются корни. Он плавает в поддоне с рабочим раствором, а компрессор насыщает его кислородом через насос. Способ хорош для огородников, впервые практикующих гидропонику.

Метод притока и оттока основывается на периодическом затоплении лотков рабочим раствором. Его нагнетает специальный компрессор, погруженный в горшок, который управляется таймером. Затем вода сливается в специальный резервуар. Процедура периодически повторяется. Датчик времени необходимо настраивать в соответствии с типом выращиваемой культуры.

Техника питательного слоя наиболее популярна. Ее суть заключается в расположении раствора на дне лотков тонким слоем. Он постоянно движется, поэтому использование датчика времени не требуется. В этот слой помещают только кончики корней, а верхняя часть растения помещается в горшок с прорезями. Для данного способа не нужен субстрат, но требуется постоянная подача электроэнергии.

Для капельного полива в качестве среды используют камни, гравий, гранулированный базальт, стружку кокоса, керамзит, перлит и т.д. Такая система также зависима от электричества, т.к. жидкость должна подаваться постоянно. В противном случае растение засохнет, однако этого можно избежать, если субстрат не будет впитывать влагу. Растения помещают в общую емкость или в индивидуальные горшки для гидропоники. Жидкость подается к каждому контейнеру с помощью компрессора и насоса.

Аэропоника – самая современная методика. Суть заключается в постоянной обработке свободной корневой системы жидкостью, при этом соблюдается повышенная влажность воздуха. Процесс управляется датчиком времени. Метод эффективен даже при очень высоких температурах. На фото можно увидеть, как он выглядит.

Как самостоятельно приготовить питательный раствор и субстрат?

Гидропоника требует большого количества оборудования. В первую очередь необходимо приобрести гидропоты – специализированные емкости, которые представляют собой вставленные друг в друга лотки. Внутренний слой обязательно должен быть с отверстиями для корневой системы, его заполняют твердым субстратом. Во внешний заливается рабочий раствор примерно на треть. Гидропот можно изготовить самостоятельно их пластиковой бутылки. Ее разрезают напополам и вставляют одну часть в другую, верхняя часть бутылки – это внутренний горшок.

Субстрат изготавливают из гравия, щебня, гальки, пемзы или песка. Материал очищается от примесей с помощью просеивания через сито. Отдельные составляющие не должны превышать в диаметре более 2 см. Потом материалы замачивают в растворе марганцовки, промывают чистой водой. Изначально семена сажают в песок или емкость из минеральной ваты и поливают.

В большинстве случаев на 1000 мл воды необходимо 15 мл удобрений. Поливать растения нужно исключительно отстоявшейся водой и раз в 4 недели менять состав удобрений.

Также можно использовать 25%-й раствор нитрата кальция, для приготовления которого в 750 мл воды растворяют 250 г удобрения. Раствор для полива готовят в другой концентрации — берут в 10 раз меньше кальциевой селитры.

Питательный раствор, в который помещают растения, должен иметь определенную кислотность – 5-6. Чтобы сделать его более щелочным, добавляют соду, более кислотным – лимонную или уксусную кислоты.

Готовый раствор хранят в темном прохладном месте, его оптимальная температура – около 20 градусов. Необходимо помнить, что в разные отрезки жизни растению требуется определенное количество минеральных соединений. Избыток определенных веществ еще более губителен, чем их недостаток.

Правила пересадки растений в гидропонику

Методика помогает выращивать дома как цветы, так и овощи, которые размножаются черенками или семенами. Оптимальное время для пересадки – когда растение окрепло, а его корни достаточно толсты для того, чтобы их без ущерба можно было очистить от почвы. Если в процессе пересадки нарушить целостность корневой системы, растение вряд ли сможет перестроиться. Чтобы пересадить растение из грунта, нужно следовать следующим рекомендациям:

• корни достать из горшка вместе с землей (сделать это проще, если постучать по стенкам и дну емкости);
• в емкость налить воду и оставить в ней корни с землей;
• почву отделить от растения, промыть его под теплой проточной водой;
• корни расправить и зафиксировать в горшке вертикально (они не должны касаться воды);
• полить теплой водой и оставить на неделю, потом ее можно заменить рабочим раствором.

Подробнее об этом рассказано на видео. Следует помнить, что пересадка из земли в гидропоническую систему – это большой стресс для растения, поэтому надо быть очень осторожными.

Гидропоника

Гидропоника – метод выращивания растений на искусственных средах без почвы. При выращивании гидропонным методом растение питается корнями во влажно-воздушной, сильно аэрируемой водной среде, или субстрате – твердой пористой среде, способствующей дыханию корней, и требующей сравнительно частого (или постоянно-капельного) полива питательным раствором. В качестве субстрата чаще всего используют такие вещества, как минеральная вата, керамзит, кокосовый койр, опилки и др.

Гидропонные системы и методы

Методов выращивания растений гидропонным способом много. Методы отличаются по способам снабжения корневой системы растений воздухом, водой и элементами минерального питания.

Существует несколько способов классификации гидропонных систем и методов. Литературные источники наводят следующие методы гидропоники:

В зависимости от конструкционных особенностей выделяют следующие системы и методы:

За способом размещения систем:

• Горизонтальное выращивание (классическое размещение установок);
• Вертикальное выращивание.

В зависимости от движения питательного раствора различают

• открытые системы;
• замкнутые системы.

В открытых системах после каждого полива часть питательного раствора выводят из системы (сбрасывают). Система широко используется в промышленных установках, благодаря простоте и дешевизне эксплуатации. В замкнутых системах питательный раствор циркулирует из бака к растениям и обратно в бак.

Существуют и более узкие способы классификации. За наличием субстрата различают системы – с субстратом и без субстрата; за видом применяемого насоса – с воздушным насосом и с водяным насосом (водяной помпой).

Преимущество перед почвенной культурой

Для того, чтобы любое растение достигло своего полного генетического потенциала; для формования красивой листвы, цветов или фруктов, оно должна быть обеспечено всем необходимым, и только в правильных пропорциях, и только в нужное время веществами. С гидропонными методами выращивания это возможно, применяя надлежащие режимы полива и кормления, экологический контроль и много качественного освещения.

Культуры выращенные гидропонными методами имеют рад преимуществ перед почвенной культурой.

Рациональное использование пространства

Корневому войлоку нет необходимости распространяться так, как в грунте. Растения могут получать всё требуемое питание на ограниченной площади, не вступая в конкурентную борьбу. К тому же, для устройства гидропоникумов можно использовать совершенно непригодную для обычного выращивания растений территорию.

Экономия водных ресурсов

Если в качестве корневой среды служит вермикулит, то расход воды сокращается в 20 раз по сравнению с расходом воды поле­выми растениями. При беспочвенной культуре часто можно использовать воду, совершенно непригодную для растений, произрастающих на почве. Очищать плохую воду для полевых культур невыгодно, так как она про­сачивается в почву и теряется. В гидропоникумах исключены эрозия и вымывание растений сильными ливнями, потому что весь избыток воды стекает из поддонов через дренажную систему. При использовании корневых субстратов, не обладающих влагоемкостью, уровень воды в поддонах зависит от размеров частиц субстратов. Даже при заполне­нии поддонов субстратами, не абсорбирующими воду, расход воды составляет восьмую часть расхода теми же культурами в полевых условиях.

Экономия питательных веществ

Выращиваемые на гидропонике культуры практически целиком усваивают все вещества из питательного раствора.

Контроль и управление питанием

В любой момент времени можно контролировать качество и количество элементов, попадающих в корневую зону.

Оптимально использование генетического потенциала растений

В большинстве случаев в гидропонике есть возможность создать для растений оптимальные условия с точки зрения питания, освещенности, температуры, влажности, CO₂.

Уход за растениями

В гидропонных грядах не бывает сорняков, кротов, нематод. С озимой совкой легко бороться затоплением. Отпа­дают затраты труда на полив, внесение удобрений, известкование, борьбу с сорняками и т. п. В большинстве гидропонных систем имеется доступ к корням, что позволяет решать возможные проблемы с патогенами.

Механизация и автоматизация

В большинстве случаев, не нужно никаких сельскохозяйственных орудий и машин, за исключением насосов для подачи питательных растворов. С другой стороны, гидропонное хозяйство может быть практически полностью автоматизированно.

Урожаи

Благодаря загущенным посевам урожаи сильно возрастают, у некоторых культур, например, в 20 раз (по сравнению с урожаями этих же культур в полевых условиях). К тому же, качество данного урожая значительно выше, чем при почвенной культуре.

Чистая продукция

Для гидропонного выращивания характерна чистая, в прямом смысле этого слова, продукция. Растения не забрызгивается грязью при сильных дождях. Корни находятся в чистом растворе, которые циркулирует, фильтруется и регулярно заменяется на свежий.

Севообороты

В гидропоникумах не нужны севообороты. Можно сеять одну и ту же культуру бессменно несколько лет. В одном поддоне в течение пяти лет зимой и летом выращивали салат. Однако при этом играют роль климатические условия, а также характер укрытия поддонов.

Стандартизация

Агротехнику и питательные растворы для каждой культуры легко стандартизовать, благодаря чему облегчается выращивание растений.

Рабочая сила

Два человека под руководством специалиста могут обслуживать гидропонику мы на площади 0,4 га. При выращивании помидоров на той же площади требуется четыре человека, при выращивании гвоздики – восемь человек. Для сбора урожая нужны еще несколько человек.

Выращивание культур в экстремальных условиях

Гидропонные системы дают возможность выращивать различные культуры на космических станциях, убежищах на случай землетрясения или тайфуна.

Недостатки промышленной гидропоники

1. Для создания гидропонного хозяйства требуются большие средства.
2. Для ведения гидропонного хозяйства необходимо располагать большими знаниями, чем при ведении обычного овощного хозяйства.

Культуры растений

Для более подробного изучения темы и поисков ответов на свои вопросы, рекомендуем посетить соответствующий раздел форума: «Гидропоника».

Гидропоника. Основные принципы и методы

Почему-то большая часть выживальщиков упорно считает, что после БП можно будет прокормиться охотой и собирательством. При этом предполагается, что большая часть человечества будет уничтожена и конкурентов будет мало. Честно говоря, представить БП, при котором из биосферы будет избирательно изъят исключительно Homo Sapiens — довольно сложно. Куда более вероятен сценарий, при котором пострадают все.

То есть собирать нечего, ловить некого, и что делать, когда будут сожраны последние запасы — непонятно. К счастью, выход есть. Организация нормального сельского хозяйства стало одним из важнейших факторов появления культуры, науки и искусства. А в нашем случае, именно сельское хозяйство станет гарантом выживания. Но, разумеется, с некоторыми поправками, поскольку растениям, в отличие от грибов, не слишком комфортно в замкнутых подземных помещениях.Поэтому придётся прибегать к довольно хитрому методу — гидропонике.

Идея того, что растению для роста не нужен полноценный грунт не нова. Но реализовать её на практике в промышленных масштабах получилось только недавно. Сама суть гидропоники довольно проста — раз растению нужны питательные вещества, значит доставлять их можно напрямую, непосредственно в виде водного раствора. А грунт при этом либо не используется вообще, либо играет исключительно поддерживающую функцию. Да что уж говорить, многие сами выращивали луковицы в стакане с водой — а это как раз простейшая гидропонная система.

Конечно, без хороших познаний в биохимии и агротехнике ничего не получится — нужно соблюдать определённый рН раствора, строго подбирать концентрацию микроэлементов в зависимости от вида растения, регулировать освещение и влажность в помещении. Но если всё сделать правильно, то даже в подземном бункере можно организовать неплохое хозяйство. Главное — знать, как это правильно сделать. Но хватит общих слов, перейдём к конкретике.

Начнём, пожалуй, с основных методов гидропоники, их плюсов и минусов.

Водная культура

Всё максимально просто — вода, питательный раствор, аэратор и какой-то фиксатор, чтобы растение как-то держалось на поверхности. Корни растения полностью погружены в воду, а стебель обхватывает фиксатор. Отлично подходит для различных салатов и болотных растений — клюквы, например. Минус — крайне сложно регулировать подачу минеральных веществ, не подходит для выращивания овощных культур, требует наличия постоянно работающего аэратора, а это лишние затраты электроэнергии, которой у нас и так немного.

Культура питательного слоя

Корни растения частично погружены в воду, которая неторопливо циркулирует посредством специального электронасоса. То есть аэрация осуществляется автоматически, если расположить конструкцию под углом, то и сток воды тоже будет автоматическим. Насос будет периодически закачивать большие порции воды в резервуар, а они будут потихоньку стекать вниз, насыщая корни растений полезными веществами. Толщина слоя воды должна быть где-то 1-2 см — этого будет достаточно и для питания корней, и для поддержания влажности. Минусы способа — высокая зависимость от электричества, корни могут засорять шланги насоса и способствовать развитию застойных явлений. Кроме того, этот метод гидропоники слабо подходит для большинства овощных культур.

Субстратная культура. Базовая

Подразумевает использование субстрата (керамзит, гравий, песок). Он нужен как для поддерживания корневой системы, так и для обеспечивания растения жидкостью за счёт сил капиллярного натяжения. При этом аэрация осуществляется автоматически, поскольку в порах субстрата воздух будет оставаться всё равно. То есть есть вода с раствором минеральных солей, в эту воду частично (на 1-2 см) погружено донышко ёмкости с субстратом и обеспечены условия для попадания воды внутрь. Данный метод ещё называется «горшковой культурой». Так можно выращивать овощные культуры. Главный минус — нужно постоянно следить за уровнем жидкости, а также за влажностью субстрата, поскольку эти параметры могут меняться довольно быстро.

Разновидностью этого метода гидропоники является «фитильная система», при которой жидкость не контактирует с субстратом напрямую, а поступает в него по волокнистому фитилю за счёт тех же капиллярных сил. За уровнем жидкости здесь следить не нужно, но появляется другой минус — скорость, с которой вода проходит по фитилю недостаточна для питания крупных корней, так что данный метод пригоден только для небольших растений. Но как и в случае «горшковой культуры», подкупает полная независимость от электричества.

Субстратная культура. Капельная

Горшок с субстратом в воду не погружен, а жидкость попадает к корням за счёт специальных регулируемых капельниц. Можно электронных, можно и обычных, которые в больницах используются. Главное, чтобы была возможность регулировать скорость доступа воды. Это позволяет контролировать влажность и насыщение субстрата. Подходит для большинства растений, мало зависит от электроэнергии, не создаёт избыточную влажность. Именно поэтому данный метод довольно часто используется в промышленной гидропонике.

Субстратная культура. Периодическое затопление

Наиболее популярный метод гидропоники, однако крайне зависимый от электричества и мастерства агротехника. Растение может находится в двух фазах. Во время первой, жидкости в резервуаре минимальное количество — для обеспечения влажности. Во время второй горшок с субстратом на 15 минут затапливается водой с полезными веществами. И такое повторяется по нескольку раз в день, в зависимости от вида растения. Главная сложность — настроить автоматический режим затопления, а это без электричества сделать не получится.

В дальнейшем мы постараемся ориентироваться на те методы гидропоники, которые наименее затратны с точки зрения привлечения дополнительных ресурсов, в особенности — электроэнергии. То есть на «горшочной», «фитильной» и «капельной» субстратных культурах. Также мы выбрали именно их, поскольку нам предстоит выращивать не салаты и цветочки, а овощи для собственного пропитания, а для этого лучше всего подойдёт именно субстратная культура. Что касается конкретных способов приготовления питательных растворов, составления таблиц и практической части, то обо всё этом читайте в наших следующих статьях.

СХОЖИЕ СТАТЬИБОЛЬШЕ ОТ АВТОРА

Краткий курс первой помощи собаке, подготовка к выживанию

Пособие по выживанию армии США. Глава 8: Добыча еды

Сухпайки армий Великой Отечественной войны

1 КОММЕНТАРИЙ

Гидропоника как средство выживания после БП.
Нее-ее-т — гидропоника — это средство выживания после СУПЕР-БП. И то, только в том случае, если к нему хорошо подготовились. Заранее, путем строительства автономных гидропонных комплексов и создания соответствующих запасов. Пожалуй это единственный вариант на тот случай, если поверхность земли превратится в бесплодную пустыню и жизнь станет возможна только в изолированных убежищах. Так что удовольствие это — для избранных, коих число невелико.
Если же на поверхности Земли будет возможна хоть какая-то жизнь и рост и развитие растений, то создание системы гидропоники станет невыгодным по сравнению с классическим земледелием. Почему? Да прежде всего потому, что среди всех отраслей растениеводства, гидропоника, пожалуй, самый зависимый от наличия ресурсов, логистики и квалификации работника.
Нет, с технической точки зрения фитильная система гидропоники крайне проста, да и система периодического затопления — задача для среднего возраста кружка «очумелые ручки». Субстрат, в принципе, тоже можно подобрать, не проблема. Кстати, «приспособленный» не абсолютно инертный субстрат может решить проблему наличия микроэлементов в растворе (как, впрочем, и вызвать немалые проблемы у растений).

Но дальше следует ряд практических вопросов:

1. СВЕТ.
для нормального развития растений нужен свет. законы фотосинтеза никто не отменял. Даже БП. Есть два варианта: размещение в парнике-теплице или под искусственным освещением. В случае парника-теплицы вопрос с освещением в летнее время можно считать решенным. Но в весенне-осеннее, я уж не говорю про зимнее время, необходима досветка, причем в немалом количестве. Даже если использовать специализированные экономичные светодиодные фитолампы (которые вследствие высокой цены далеко не на каждом углу валяются, да и обычные лампы не очень подходят) нужно рассчитывать на энергопотребление 200-300 ватт/кв.м., и все это не менее 6 часов в сутки. Спрятались в бункер — умножаем мощность двое, время увеличиваем до 18 часов. Сколько там топлива в час потребляет мощный генератор. Карманной АЭС нигде не завалялось? Про маскировку я уже не говорю — в ночное время крупные тепличные комбинаты заметны за много километров просто по столбу рассеиваемого света, а после БП любой источник света будет вызывать ненужный интерес.

2. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
чтобы приготовить раствор и поддерживать его в должном состоянии — необходима средних размеров лаборатория и обученный человек, да и набор исходных компонентов, которые тоже на дороге не валяются и по магазинам их не соберешь. Склад химреактивов — не выход, их там и нет толком, большинство поставщиков в регионах работают по доставке «под заказ» с крупных складов (причем с нескольких), но сами запасов не имеют. Нет в принципе можно сделать налет на склад поставщика пестицидов и выбрать там подходящие удобрения для листовой подкормки/капельного полива, благо они оптимизированы под конкретные культуры и часто содержат еще микроэлементы, да еще и при этом полностью растворяются в воде. Ну и менять раствор почаще. Кстати, я не оговорился искать подобные вещи надо на складах пестицидов, но никак не удобрений. Правда если БП приключится поздним летом-ранней осенью — запас подобных удобрений будет минимален (если вообще будет).

3. РАЗМЕЩЕНИЕ
мечтать пристроится на опустевшем гидропонном комплексе конечно неплохо, но шансы что он уцелеет — минимальны. Уж очень хрупки тепличные конструкции. Да и реанимировать его будет весьма накладно.
Бункер? Ага, там как раз осталось подходящее место между набившимися туда выжившими и оставшимися запасами.
На открытом месте? А может если вы уж посадили огород то проще вложиться в капельное орошение? ресурсы — доступнее, затраты меньше, площадь и урожай — пусть и не уровня гидропоники, но гораздо выше. Ну и конечно парник для рассады