Растения под крышей. Учебное пособие для направлений подготовки бакалавриата и магистратуры «Агрономия», «Агрохимия и агропочвоведение», «Ландшафтная

Для освещения растений в помещении на подоконнике и в сооружениях защищенного грунта рекомендуется использовать люминесцентные лампы, как наиболее экономичные и дающие спектр света, близкий к солнечному и дневному свету. Люминесцентные лампы практически не дают тепла и могут быть расположены на близком расстоянии от растений. Использование для освещения ламп накаливания является нецелесообразным, так как они дают слишком много тепла и для освещения растений на близком расстоянии от них не пригодны. При значительном удалении ламп накаливания от растений они сильно вытягиваются. Кроме того, лампы накаливания неэкономичны - потребляют много электроэнергии на единицу освещенности.

Отечественная промышленность выпускает люминесцентные лампы широкого ассортимента. Для освещения растений наиболее подходящими по световому спектру являются лампы дневного светла типа ЛД и ЛДЦ. Кроме указанных люминесцентных ламп, в качестве источника света для парников и теплиц, а также для выращивания рассады могут быть использованы фотосинтетические (ультрафиолетовые) лампы, способствующие хорошему росту и развитию растений, а также обладающие способностью убивать вредных насекомых. Эти светильники успешно прошли испытания в Тимирязевской сельскохозяйственной академии.

Однако включение люминесцентных ламп по данной схеме имеет ряд существенных недостатков: низкую надежность осветительной установки, так как нить накала лампы, а также стартер, входящий в схему, быстро выходят из строя; при работе лампы обычно слышно сильное гудение дросселя.

Усовершенствованная схема бесстартерного включения люминесцентных ламп свободна от этих недостатков. При ее использовании нет привычного гудения дросселя, лампа загорается моментально, отсутствует ненадежный стартер и, что самое главное, можно использовать лампы с перегоревшей нитью накала. Отметим, что применение второго каскада схемы умножения напряжения является необязательным, однако при его использовании надежность зажигания лампы повышается. Кроме того, конденсаторы СЗ, С4 служат для подавления радиопомех, возникающих при включении лампы.

Кроме электрического подсвечивания для лучшего освещения парников и укрытий может быть использован солнечный светоотражающий экран, установленный с северной стороны сооружения. Экран представляет собой плоскую поверхность, покрытую известью или водоэмульсионной краской. При использовании экрана почва на грядке лучше освещается и прогревается и имеет температуру на 2-3 градуса выше, чем без него. Наибольшую эффективность имеет экран, который можно поворачивать для обеспечения лучшего освещения грядки.

Еще один простой способ подсвечивания растений. При выращивании рассады в помещении без электрического подсвечивания молодые рас гения обычно тянутся к свету, и при недостаточном освещении сильно вытягиваются, их стебель искривляется. Поэтому рассаду в стаканчиках или ящиках рекомендуется периодически поворачивать к свету разными сторонами. Чтобы

31

рассада развивалась нормально, сразу же после проклевывания ростков рядом с ящиком или стаканчиками с рассадой устанавливают зеркало, лист оцинкованного железа или другую плоскую поверхность, отражающую свет. Лицевая сторона зеркала должна быть обращена к окну. Освещение рассады значительно улучшается, рассада не искривляется и лучше растет и развивается. При использовании зеркала ящик с рассадой можно ставить не только на подоконник, но и на приставленный к нему стол.

В настоящее время перспективными являются следующие источники света: лампы накаливания "General Electric", люминесцентные лампы "General Electric" , газоразрядные лампы "General Electric", лампы ZEON и

обогревательное оборудование для теплиц: настенные отопительные панели

Thermor, тепловые пушки VAEB (Швеция) , электрообогреватели конвекционного типа (ADAX, GLAMOX), водонагреватели накопительные Atlantic (Франция), тепловые завесы Thermor (Франция), теплый пол ENSTO (Финляндия).

32

Тема 4

Выращивание растений методом гидропоники

Гидропоника (от греч. hγdro – вода, pónos — работа) — выращивание растений не в почве, а в специальном питательном растворе. При этом корневая система растений развивается на твёрдых субстратах (не имеющих питательного значения), в воде или во влажном воздухе (аэропоника). Гидропоника позволяет регулировать условия выращивания растений — создавать режим питания для корневой системы, полностью обеспечивающий потребности растений в питательных элементах, концентрацию углекислого газа в воздухе, наиболее благоприятную для фотосинтеза, а также регулировать температуру воздуха и корнеобитаемого пространства, влажность воздуха, интенсивность и продолжительность освещения. Создание оптимальных условий для роста и развития растений обеспечивает получение очень высоких урожаев, лучшего качества и за более короткие сроки. Выращивание растений методом гидропоники менее трудоёмко, чем в почвенной культуре, вода и питательные вещества расходуются экономнее.

Термин гидропоника в современном понимании - сборное понятие для всех методов выращивания, при которых растение укореняются в относительно тонком слое большей частью органического субстрата. Допустимо перевести как культура в субстрате (в основном используется пористый влагоемкий субстрат) – так как собственно выращивание растений только в водном растворе питательных веществ не слишком распространено.

В зависимости от используемого субстрата появились такие методы как

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

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

Ионитопоника - субстрат из ионообменных материалов;

Понопоника - растения помещают в специальный грунт и автоматически подпитывают раствором.

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

ОСНОВНЫЕ ГИДРОПОННЫЕ СИСТЕМЫ

В мировой практике принято все многообразие систем разделять на два вида: капельные и проточные, отличающиеся методом полива. В капельных системах питательный раствор подается непосредственно под основание

33

растения в виде падающих с определенным интервалом времени капель. В подобных системах традиционно выращивают такие культуры, как огурцы, помидоры, перец и баклажаны. Проточная система основана на принципе протекания питательного раствора через каналы, в которых располагается корневая система растения, омывая ее. На таких системах дают высокие урожаи салаты, петрушка, укроп и другие зеленные культуры. Хорошим примером применения гибридных систем, т.е. систем капельно-проточного полива, является система для выращивания земляники. Такая система позволяет заполнить не только полезную площадь, но и объем помещения за счет конструктивного решения из нескольких ярусов. На сегодняшний день это самая передовая технология.

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. Это очень похоже на подпитку фитиля в керосиновых лампах. Такие системы получили название — Фитильные.

Все «Активные» системы, так или иначе, требуют циркуляции питательной жидкости, что достигается при помощи различных помп и 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) шести основных типов:

1.Фитильная система Wick

2.Система глубоководных культур или Deep Water Culture (DWC)

3.Система мелководных культур или Shallow water culture (SWC)

4.Система периодического затопления Ebb-Flow

5.Техника питательного слоя Nutrient Film Technique (NFT)

6.Система капельного полива

7.Аэропоника

1.Фитильная система Wick (Фитильный полив) – наиболее простой вид гидропонной системы. Это пассивная система, что означает, что у неё отсутствуют движущиеся части. Питательный раствор подается в субстрат, из резервуара по фитилю.

Эта система может использоваться с разнообразными субстратами. Среди наиболее популярных – Перлит, Вермикулит, Pro-Mix, Кокосовое Волокно.

Единственно что отваживает от этой системы то, что большие растения и растения, которым требуется много воды, могут расходовать питательный раствор быстрее, чем может поступать через фитиль.

2.Глубоководная культура Deep Water Culture (DWC). Главное для корней в гидропонной системе – достаточное снабжение кислородом, водой и минералами. Самый простой способ выращивать растения на гидропонике – погрузить их корни в разбавленный раствор питательных веществ, который

34

обогащается кислородом с помощью микрокомпрессора. Этот метод является одним из самых эффективных и, если вы сделаете все правильно, то вполне возможно что ваше вполне заурядное растение превратится в чудо.

3. Мелководная культура Shallow water culture (SWC). Основная идея метода мелководных культур в гидропонике идентична таковой в DWC – это емкость с раствором, над которой находится горшок с субстратом и растением. На дне закреплены рассекатели воздуха, через которые компрессор гонит этот самый воздух, насыщающий раствор кислородом. Основное отличие SWC от DWC – это глубина бака: она гораздо меньше. То есть, если Вы пришли к выводу, что из всех гидропонных систем Вам подходит основанная на принципе DWC, но места по высоте маловато, то используйте SWC.

Отличия метода мелководных культур. главное отличие – высота.

Притом нет определенной границы, что до 20 см в высоту, напрмер, это SWC, а все что выше – DWC. Просто это бак меньшего размера. Ширина и длина бака тоже не нормированы. Естественно, чем они больше, тем лучше, так как в этом случае будет больший объем раствора.Можно использовать такие размеры корыта: длина: 80 см, ширина: 30 см, высота: 15 см, глубина раствора 10 см (5 см ушли на туалетный клапан для долива).

Второе отличие метода SWC - это размер горшка. Так как места мало, и еще нужен зазор между раствором и горшком, то необходимо использовать самые маленькие горшки, которые удастся достать. Например, горшки диаметром 5 см. Их основная функция – держать растение в определенном положении над раствором, и они с этим справляются.

Субстрат, аэрация и устройство долива при SWC

В качестве субстрата можно применять минеральную вату. Единственное, на первых днях жизни с ней тяжеловато, так как она хорошо держит в себе воду

ибыла опасность того, что корешок конопли загниет. Но как только корни дотягиваются до раствора – эта проблема исчезает. Плюс ваты в том, что когда конопля уже взрослая, диаметр ее ствола становится 2…3 см (при горшке в 5),

ивата просто выдавливается стволом конопли из горшка. Перлит с вермикулитом должны дать такой же эффект. Про керамзит говорить не буду – не знаю, но думаю, что растишке будет тяжелей его выжимать.

Чем больше аэрации – тем лучше. Купите еще один компрессор для гидропоники помощнее. И дело не в объеме питательного раствора, что он меньше, чем в DWC, а значит его насыщать надо больше. И если в DWC это все плавает в растворе, почти не касаясь дна, то в SWC лежит на дне, на котором закреплены рассекатели воздуха. Так вот этим самым рассекателям становится тяжело справляться со своей задачей – мешают корни, лежащие на них. Соответственно растение будет получать меньше кислорода. Притом наблюдается еще одна особенность, связанная с этим: хорошо зарекомендовавшие себя на DWC пластиковые трубки – аэраторы, в хлам забиваются на SWC, так как они имеют абразивную сущность и «наматывают» на себя корни растения.

35

Так как взрослое растение пьет литры раствора в сутки, необходимо организовать нормальный долив раствора, иначе, уехав на выходные, можно обнаружить передоз, или в худшем варианте сухие корни. Используйте туалетный клапан и ведро с водой, стоящее на метр выше бака. В общем, подойдет любой из вариантов который будет должным образом держать уровень раствора.

Важные условия при гидропонике. При любом методе гидропоники должна быть обеспечена максимально возможная светоизоляция раствора для предотвращения появления водорослей и температура на уровне 25 градусов для хорошего насыщения раствора кислородом и опять же для того, чтобы раствор не «зацвел». И, как и для всех методов гидропоники, в методе мелководной культуры должна применяться нормальная рецептура питательного раствора.

4.Гидропоника с периодическим затоплением Ebb-Flow.

Вотличие от большинства активных гидросистем, где вода входит в горшки сверху, гидропонная система с периодическим затоплением Ebb/Flow (периодическое затопление) использует подпочвенное орошение для того, чтобы поливать от дна вверх. При этом наполнитель (субстрат) полностью затопляется и должен быстро осушатся, обеспечивая отличную аэрацию корням. С этой стороны целесообразно использовать инертный грубый гравий с диаметром частицы приблизительно 1/2 дюйма (13 мм). Однако из-за своего веса гравий топорен и труден для очистки между циклами. Современные средства включают изготовленные альтернативы, такие как Hydroton и Geolite (перлит и вермикулит), которые не только облегчены, но и лучше удерживают воду благодаря своей поверхностной текстуре. Данные, приведенные в статье про гидропонную установку с периодическом затоплением, расчитаны на такой наполнитель.

Крышки для гидропонной установки Ebb-Flow. В этой системе гидропоники закрывают резервуар и растительный горшок. Крышки служат нескольким целям. Они препятствуют свету в местах, где он в противном случае вызвал бы рост водорослей. Крышки защищают от попадания частиц растений в наполнитель или в резервуар с раствором. При этом испарения сводятся к минимальным, это важно когда воздух в боксе циркулирует под вентиляторами. Они также поддерживают влажностные условия в зоне корней.

Используйте непрозрачный инертный материал для крышек. Для растительных горшков белый цвет крышек помогает растению лучше использовать свет. И хотя черный цвет предпочтителен для зоны корня, но если материал непрозрачен, то можно выращивать с любым цветом. Инертные материалы должны быть использованы повсеместно, где питательный раствор приходит в контакт с ними, это важно для крышек резервуара, где конденсация, или брызги постоянно капают с крышки обратно в резервуар. Если материал не инертен, то излишние химикаты могут выделится из материала и загрязнить питательный раствор.

36

Затопление в системе гидропоники с затоплением. Затоплять ли растение во время ночи? Нет. Вода почти не потребляется растениями во время темного участка цикла выращивания. Установите ваш последний полив перед выключением света, и первый, который нужно начать сразу после “восхода“, после этого размечают включение орошения через равные интервалы между этими 2 пунктами.

Как глубоко должен я затопить? Системы Ebb/flow вообще затопляют до ограничивающего слива, который устанавливают приблизительно от одного до 2 дюймов (2.5-5 см) от верхней поверхности наполнителя. Это предотвращает отсыревание основания ствола растения, и предотвращает от аккумулирования солей на наполнителе, который находится в зоне испарения.

Сколько времени должен я затоплять? Затоплять надо до тех пор, пока не раствор не достигнет верхнего слива, или если вы имеете много горшков, то до тех пор, пока не достигнет перелива на последнем горшке. Затопление на более длинные периоды уменьшает потенциал аэрации системы.

Как часто должен я затоплять растение? На этот простой вопрос нет прямого ответа. Вопрос подразумевает, что подается некое количество воды за некое количество времени. Данное количество воды определяется относительно объема воды, задержаной наполнителем, и данное время - относительно нормы, за которое ваши растишки используют эту воду, оба из которых требуют исследований гровера.

Идеальная ситуация существует, когда количество наполнителя, используемого в каждом горшке, и размер растения, которые выросли в каждом горшке, соотносятся одно к другму. Если сказать иначе, когда объем воды и объем удерживаемой наполнителем воды пропорциональны, такая же частота полива применяется к каждому растению. Если, например, одно растение переросло бы другое в два раза, то горшок первого должен быть больше, чтобы содержать вдвое больше воды между поливами. Сделав так, к ним можно применить одинаковую частоту полива для каждого растения в гидропонной системе, потому, что размер растения и размер горшка были учтены. Частота полива должна быть настроена к самому малому горшку с самым большим растением, чтобы иметь запасы воды для этого экземпляра и не оставить его без питания между поливами.

В гидропонике режимы орошения важны потому, что они должны снабжать корни водой, питательными веществами и воздухом. Вода и воздух не могут занять пространство одновременно, и из-за этого мы используем время поливов для того, чтобы составить оптимальный баланс между воздухом и водой. Частое затопление идет на компромис с оптимальной аэрацией. Если затоплять не часто, то запасы воды, которые задержатся в наполнителе между поливами, не будут достаточными для поддержания оптимальной поставки воды и питательных веществ.

Резервуар для гидропоники с периодическим затоплением. Ebb/flow

гроверы сосредотачивают внимание на объеме резервуара, когда водяная помпа включена. Но многие терпят неудачу из-за того, что не учитывают объем воды,

37

который удерживает наполнитель. Если гровер не знает, сколько воды удерживает наполнитель, и как быстро вода используется растением, он не имеет никакой основы, чтобы определить эффективность своей системы. Еbb/flow (периодику) часто считают как метод гидропоники, где переполив (залив) невозможен, и она действительно предлагает гроверу большую широту

вчастотах полива, которые он использует. Хотя некоторые гроверы удовлетворяются своими результатами после множества проб и ошибок или случайно угадывают, какие частоты использовать, другие могут хотеть знать больше, что происходит в корнях их растений. Для этого нужно узнать объем воды, поднимаемой к растению, и объем, удерживаемый наполнителем, измерить которые довольно легко.

Измерение водной вместимости субстрата в Ebb/Flow. Простой тест может сказать Вам, сколько воды удерживается в наполнителе вашей гидропонике. Отмерьте 2 галлона (7.6 л) воды в ведро. Отмерьте один галлон (3.8 л) наполнителя и положило их в горшок с дренажными отверстиями. Установите горшок с наполнителем в ведро воды на ночь. После этого извлеките бак и позвольте чрезмерному количеству воды стечь обратно в ведро. Измерьте воду остающуюся в ведре, и разница от первоначальных 2 галлонов будет равна объему воды, удерживаему одним галлоном вашего наполнителя. Применяя полученные данные к фактическому количеству наполнителя в ваших горшках, вы знаете, сколько воды имеет в распоряжении каждое растение между поливами. Например, если один галлон (3.8 литра) вашего наполнителя задерживает 12 унций (354 мл) воды, а ваши горшки объемом 1/2 галлона, растишка имеет 6 унций (177 мл) питательного раствора между поливами.

Достижение оптимального уровня расхода воды. Это сделано на этапе

вцикле, когда растения нарастили массу и проходят пик потребления воды. Это обычно происходит, когда около 3/4 цикла позади. По мере того, как вода используется из резервуара, периодически надо добавлять свежую воду до полного. Отметьте этот уровень маркером на резервуаре. Объем этих добавлений записывайте в журнал, для того чтобы можно найти, сколько воды система в целом использует за день. Так как относительная влажность, температура и воздушный поток влияют на расход воды, рекомендую записывать эти данные ежедневно. Используйте самые высокие ежедневные показатели, если ваш гидропон не имеет никакого управления климата или расход воды заметно колеблется день ото дня. Используйте средний уровень, если условия постоянны.

Применяя ежедневные данные по максимальному расходу воды, собранные во время фотопериода 12 часов к числу растений, получим норму расхода воды на растение за час фотопериода. Когда мы знаем почасовую норму использования воды на растишку, и сколько воды она имеют в запасе, мы можем нормировать режимы орошения, чтобы поливать растения, когда некоторый процент их запасов воды в наполнителе был использован. Это обеспечивает то, что вода и удобрения для растения не будут слишком обильны

38

(передоз), и не недостаточны (недокорм), а также оптимизирует аэрацию корней. Если вы собирали данные, упомянутые выше, то вы можете вносить коррекцию в управление гидропоникой для того, чтобы высчитать вашу частоту полива.

Должны ли быть изменены настройки таймера? Нет, новые события таймера могут быть временно добавлены, чтобы покрыть больший (но менее требовательный) растительный фотопериод. Поскольку ирригационная точка отсчета частоты затопления основана на пиковом водном потреблении, когдато оптимизированном, ирригационные параметры настройки интервала никогда не должны быть изменены. Однако, если гровер решил собрать больший урожай и изменить размер горшка, он может пересчитать настройки. Растение в конце вегетативного периода потребляет в 2 раза меньше воды, чем на пике цветения, и можно безопасно увеличить интервалы полива, оставив неизменным число поливов, если у таймера ограниченное число включений. Эта информация может быть полезной для гровера, планирующего в пределах ограничений таймера, который он уже имеет, или в выборе нового таймера, который имеет достаточно циклов включения - выключения, чтобы покрыть его потребности.

5. Питательный слой NFT.

Метод гидропоники на основе питательного слоя обозначается NFT и расшифровывается как Nutrient Film Technique (дословно “Техника Питательной Пленки”). Суть метода проста, как грабли: имеем слегка наклоненную плоскость, по которой тонкой пленкой стекает питательный раствор. На эту плоскость ставится кусочек минеральной ваты, в которой укоренился или пророс росток. Его корневая система, прорастая из ваты, стелется по орошаемой плоскости и подхватывает из протекающего раствора необходимые питательные вещества. По мере роста растения корни занимают практически всю площадь орошаемой плоскости. Таким образом, метод находится на полпути от гидропоники к аэропонике, поскольку гидропонная основа практически отсутствует.

Это технология все-в-одном. Другими словами, резервуар с насосами и питательный раствор составляют одну гидропонную систему. Эти системы обычно очень плоские и длинные. В такой системе гидропоники происходит непрерывный поток питательного раствора к корням и обратно в резервуар. В данной реализации используется погружная помпа-фильтр для аквариума на 150 л/час (продается в любом аквариумном магазине), и никаких компрессоров или таймеров. То есть, раствор подается постоянно. В этом варианте емкости в 12 литров хватало на неделю, но тем не менее раз в два-три дня добавлялась чистая вода. Имеется вариант гидропоники питательного слоя, когда плоскость использовалась не ровная, а с углублениями, и насос работал в режиме 6 раз по полчаса в сутки.

Малообъемные промышленные NFT - это пополняемые недостающими элементами растворы. Заданные концентрации поддерживаются по результатам химического анализа. Основное достоинство больших NFT - отсутствие

39

субстрата. Отсюда - быстрая пересадка растений по мере их роста. Не надо очищать или менять субстрат. В полной мере это проявляется при выращивании быстрорастущих салатов и прочей зелени с коротким циклом и небольшой корневой системой.

Возможные трудности с питательным слоем. Прежде всего,

необходимо защищать корни и раствор от света и излишнего испарения. В DWC без продувки корни быстро загнивают, в NFT - засыхают. Корни лежат в желобе толстым слоем, и хорошее смачивание только у нижних. В системе гидропоники с питательным слоем нормально будет только относительно мелким растениям. Хотя гидропонная система NFT дешевле, чем DWC (метод глубоводных культур), поскольку в ней нет компрессора и таймера, да и с конструкцией попроще, она не подходит для больших и средних систем выращивания, а годится для мини- и микро-гроубоксов.

6. Капельный полив Drip (Drip System).

Системы капельного полива, вероятно наиболее популярный тип гидропонических систем используемых в мире. Таймер включает насос и питатательный раствор капает под основание каждого растения маленькими каплями. Капельный полив в гидропонике бывает реверсионным и нереверсионным.

Внереверсионной капельной системе раствор повторно не используется, так что pH и содержание питательных веществ в растворе не будут изменяться. Вы можете заполнить резервуар питательным раствор с отрегулированным pH,

изабыть о нём, до тех пор пока не потребуется новая порция раствора. Нереверсионные системы должны иметь более точный таймер, чтобы его можно было отрегулировать так чтобы растения получали достаточно питательного раствора.

Вреверсионной капельной системе избыток питательного раствора собирается обратно в резервуаре для повторного использования. Это так же учитывает использование менее дорогого таймера, поскольку реверсионным системам не требуется точного управления циклами полива.

СУБСТРАТЫ ДЛЯ ГИДРОПОНИКИ

Субстрат - одно из составляющих метода гидрокультуры. Причём, некоторые его виды применяются не только при гидропонном выращивании, но и при обычном, геопонном культивировании растений.

1. Кокосовый субстрат - продукт кокосовой промышленности, представляющий собой измельченные остатки волокон кожуры кокосового ореха. Это переработанные, высушенные и спрессованные остатки кокосовой оболочки представляющие собой питательный органический материал, готовый для выращивания на нем различных растений, кустов, цветов, грибов и деревьев. Наличие в субстрате большого количества питательных элементов, необходимых для растений, обусловлено тем, что во время формирования и роста кокосового ореха через волокна окружающие его проходит огромное количество необходимых питательных веществ, которые остаются в них после извлечения кокосового ореха. Основные преимущества:

40