Гидропоника - что такое - описание метода

С каждым годом становится все сложнее добиться экологической чистоты урожая. Даже если вы не используете продукты химической промышленности для выращивания огородных культур и руководствуетесь исконными агротехническими приемами, продиктованными и преподнесенными природой, вы не можете быть уверены в том, что ваши огурцы или петрушка абсолютно безопасны и не содержат вредных для здоровья веществ.

Они содержатся в выхлопных газах, в бытовой химии, которая испаряется и растворяется в воде, в лекарственных препаратах, которые выводятся из организма естественным путем и попадают в почву, в бензине, на котором работают сельскохозяйственные машины и который в процессе обработки почвы попадает в нее.

Один из способов не допустить попадания в растения вредных веществ из почвы — не использовать почву вовсе. В этом поможет гидропоника — древний и при этом современный и прогрессивный метод выращивания растений без почвы.

Гидропоника

Гидропоника позволяет вырастить урожай и при этом не использовать почву — необходимое питание поступает к растениям непосредственно из раствора, состав которого сбалансирован и подготовлен специально для данной культуры в необходимых для него пропорциях. Это условие не может быть соблюдено при традиционном выращивании в почве.

Термин «гидропоника» состоит из двух греческих слов, что обусловлено древностью метода: υδρα — вода и πόνος — работа составляют слово «гидропоника», дословно это переводится как «рабочий раствор».

Суть метода

В основе метода лежит изучение потребности растения в тех или иных компонентах и того, каким образом корневая система их потребляет. Не один десяток лет ушел на то, чтобы извлечь знания о том, каким образом, что именно и в каком количестве корень добывает из почвы. Ставились опыты, в основе которых было выращивание растения в дистиллированной воде, в которую добавлялись те или иные питательные вещества — минеральные соли.

Экспериментальным способом было выяснено, что растение для полноценного развития испытывает потребность в:

• калии для полноценного роста;
• сере и фосфоре для синтеза белков;
• железе и магнии для того, чтобы мог образоваться хлорофилл;
• кальции для развития корневой системы;
• азоте.

Позже с помощью тех же экспериментов был сделан вывод о необходимости не только минералов, но и микроэлементов — элементов, которых требуется микроскопическое количество.

Изначально методика предполагала выращивание растений в воде, но погружение в нее сказывалось тем, что кислорода корням было катастрофически мало, и это вело к их гибели, а значит, и гибели растения. Это заставило ученые умы разрабатывать иные, альтернативные методы. В игру вступает субстрат — инертное в плане питательной ценности вещество, погруженное в подготовленный в соответствии с потребностями растения раствор.

Качество субстрата дало название различным методам:

• агрегатопоника — использование субстрата неорганического происхождения: керамзита, щебенки, гравия, песка и т. д.;
• хемопоника — применение в качестве субстрата мха, опилок, торфа и иных органических веществ, которые, впрочем, не представляют питательной ценности для растения сами по себе;
• ионитопоника — использование ионообменных смол — нерастворимых зернистых субстанций, обеспечивающих ионообменную деятельность;
• аэропоника — отсутствие субстрата как такового, при этом корни существуют в подвешенном состоянии в камере, защищенной от света.

Растение, которому природой назначено неустанно трудиться, добывая себе пропитание из почвы и выдерживая при этом конкуренцию с соседями, совершенно лишено такой необходимости, если его выращивают методом гидропоники. У него нет недостатка в питательных веществах, и они к корням попадают в легкодоступном виде, как если бы человеку измельчили пищу и лишили необходимости жевать.

Растение — все же не человек, и не привыкло прозябать в лености. Освободившуюся энергию оно использует весьма рационально: оно растет и развивается усиленными темпами.

Воды при выращивании гидропонным методом используется значительно меньше, нежели при традиционном выращивании, это особенно важно, когда масштабы производства промышленные.

Таким образом, гидропонный метод дает возможность регулирования условий для растений — контроль над режимом питания, обеспечивающим их потребность в минералах и микроэлементах.

Также метод успешно справляется с регулированием газообмена, влажности и температуры воздуха, светового режима — факторами, которые являются залогом успеха хорошего урожая.

Немного истории

Научный подход к описанию принципа потребления растениями питательных веществ впервые был применен Аристотелем, именно он сделал вывод о том, что конечный продукт, поступающий к корням в качестве питания, имеет органическую форму.

После работ Аристотеля к этому вопросу вернулись только в 17 веке, когда голландским ученым Иоганном Ван Гельмонтом стали проводиться опыты, целью которых было выяснение путей получения пищи растениями и самой сутью этой пищи.

В течение двух следующих веков ученые установили, что клетки растений строятся из химически измененных веществ, и без кислорода этот процесс невозможен.

Эти выводы стали доступны благодаря Эдме Мариотту, Марчелло Мальпиги, Стефану Хэйлсу, Джону Вудворду, который ближе всех в своих описаниях выращивания растений приблизился к гидропонике, какой она является в настоящее время. Благодаря немецкому агрохимику Юстусу фон Либиху, в 19 веке изучавшему принципы питания растительных организмов, стало известно, что питаются они веществами, имеющими неорганическую природу.

Его труды стали ощутимым подспорьем для последующих генераций ученых.

Немецким профессорам ботаники Юлиусу Заксу (Боннский университет) и Вильгельму Кнопу (Лейпциг-Меккернская опытная станция) удалось в 1856 году из семян вырастить растения только лишь на питательном растворе.

Благодаря этому стало известно, какие именно элементы необходимы им для полноценного «рациона» растений.

К 1860 году состав раствора был доведен до совершенства. Принято считать, что именно в этом году положено начало современному растениеводству без использования почвы. Примерно в то же время параллельно с Кнопом и Заксом над вопросом трудились отечественные светлые умы вроде Климента Аркадьевича Тимирязева и Дмитрия Николаевича Прянишникова, руководившего Научным институтом по удобрениям, который после его смерти назван в его честь.

Именно в этом институте находилась крупная установка — оборудование для гидропонного выращивания.

Методом подбора в результате упорных усилий нескольких поколений ученых стали известны вещества, которым необходимо присутствовать в растворе для того, чтобы растения полноценно росли и развивались, а также их соотношение. Метод получил свое название «гидропоника» с легкой руки американского фитофизиолога, профессора Калифорнийского университета Уильяма Герикке.

Он опубликовал результаты своих исследований в 1929 году, и они были столь успешны, что нашли свое практическое применение в годы Второй мировой войны. Американских солдат кормили овощами, которые произрастали в гидропонных бассейнах, созданных с помощью взрывов в скалистой породе.

1930-е годы ознаменовались расцветом наук, в том числе, биологической.

Так, польскими (под руководством профессора В. Пиотровского) и венгерскими (под руководством профессора П. Решлера) учеными в это время в Карпатских горах были установлены гидропонные системы, с помощью которых с успехом выращивались ранние овощные культуры и декоративные растения. Созданная немецким профессором Херингом гидропонная система, установленная в 1938 году в Вестфалии, местечко Штейнхейм, с успехом функционирует и теперь.

В нынешнее время методы гидропоники используются на всех континентах для выращивания овощей, зелени, декоративных растений.

Гидропоника получила столь широкое распространение, что этот метод можно применять и в домашних условиях.

Основные гидропонные системы

При естественном выращивании питание к корням доставляется из почвы, в отличие от гидропонного метода, когда питательные вещества доставляются к корневой системе посредством раствора, в котором они растворены.

Некоторые гидропонные системы предусматривают в качестве субстрата наличие нейтрального наполнителя, служащего опорой для корневой системы, другие пренебрегают промежуточными слоями, подвешивая корни в воздухе внутри специальной установки.

По способу полива гидропонные системы делятся на:

• пассивные, в которых подача раствора происходит с использованием капиллярных сил;
• активные, где для нагнетания рабочего раствора используют насосы;
• комбинированные, в которых сочетаются оба принципа, и которые считаются оптимальными для гидропонного растениеводства.

Фитильная

Фитильная система — наиболее примитивный тип гидропоники. Она пассивна и не содержит движущихся деталей. Рабочий раствор растения получают с помощью капиллярных сил посредством фитилей. В субстрат он впитывается постепенно.

Здесь доступен широкий выбор наполнителей, самыми популярными из которых являются:

• перлит;
• вермикулит;
• кокосовое волокно и прочие.

Ее недостатком является то, что фитильную систему невозможно применить к большим влаголюбивым растениям, которые ощущают потребность в больших объемах раствора. Пропускная способность фитиля весьма ограничена, и он способен обеспечить достаточным количеством раствора медленно растущие растения, не нуждающиеся в больших количествах влаги и питания, например, домашние декоративные цветы.

Плавающая платформа

Очень простая гидропонная система — плавающая платформа. Она представляет собой пенопластовую основу с отверстиями, в которых закреплены растения. Этот пенопластовый плот плавает в бассейне с питательным раствором, в то время как воздушный насос насыщает его кислородом, необходимым для корней.

Система хорошо подходит для выращивания тех культур, которые растут быстро и любят много влаги. Она рекомендуется для новичков, которым только предстоит приобрести определенные навыки в беспочвенном растениеводстве.

Периодическое затопление

Другое название системы периодического затопления — метод притока и оттока. В основе системы лежит периодический приток питательного раствора в емкость, где расположены растения и отток в резервуар, где он хранится. Этот принцип лежит в основе множества имеющихся в продаже гидропонных систем.

Нагнетание раствора обеспечивается насосом, погруженным в него, который управляется датчиком времени. Приводимый в действие таймером, насос выталкивает раствор в сосуд, где обитают растения.

Когда он отключается, жидкость сливается в резервуар самотеком. Это происходит несколько раз в день.

Настройки таймера выставляются с учетом того, какого вида растение, какая температура и влажность воздуха, какой используется субстрат.

Питательный слой

Техника питательного слоя — самая распространенная среди гидропонных систем. Она заключается в том, что раствор движется на дне емкости, располагаясь там неглубоким слоем. Он постоянно циркулирует в замкнутой системе, так что насос незачем снабжать таймером.

В раствор помещена не вся корневая система, а только ее кончики, а растение зафиксировано горшком с прорезями для свободного выхода корней. Такой метод в субстратах не нуждается. Над поверхностью раствора воздух влажен, и он доставляет к корням достаточно кислорода.

Применение данной технологии, не использующей субстраты, приносит значительную экономию.

Капельный полив

В системе капельного полива используются различные наполнители:

• камни;
• гравий;
• базальт в гранулах;
• минеральная вата;
• кокосовая стружка;
• перлит;
• керамзит;
• вермикулит и т. д.

Растения обитают в общей емкости либо в отдельных горшках, что облегчает труд, когда требуется переставить растения, добавить их в систему или извлечь оттуда. Рабочий раствор из бака посредством насоса подается к каждому растению по трубкам.

Аэропоника

Наиболее современным и технологичным методом является аэропоника. Он предполагает обильное постоянное орошение корневой системы, при этом все пространство занимает насыщенный водными парами воздух, питающих растение минеральными веществами и кислородом.

Находящиеся в воздухе корни не должны пересыхать.

Процессом управляет установленный на интервал в две минуты таймер. Метод эффективен даже при высокой температуре раствора, что делает его приемлемым даже в тех местах, где жаркий климат.

Основные преимущества и недостатки

Любая технология имеет несомненные достоинства, что подтверждает ее повсеместное использование, и некоторые недостатки, и такое положение вещей применимо в полной мере к гидропонике.

Плюсы

Гидропоника снижает трудоемкость процесса выращивания, и тому причиной является ряд факторов, позволяющих широко использовать технологию и активно внедрять ее в жизнь.

• В значительной степени повышается урожайность и скорость роста за счет экономии энергии растения на добыче питательных веществ из почвы. Оно развивается стабильно и равномерно, демонстрируя непрерывную положительную динамику благодаря постоянным стабильным условиям.
• В растениях отсутствуют вредные элементы, которые могли бы попасть из почвы в случае традиционного земледелия. Оно содержит только те вещества, которые ему предложили в составе питательного раствора — ни больше, ни меньше.
• Не требуется ежедневного полива почвы, к тому же, облегчается контроль над количеством жидкости: каждое растение получает ее ровно столько, сколько ему требуется.
• Исключено пересыхание и переувлажнение, что невозможно обеспечить в традиционном земледелии.
• Многолетники пересаживать гораздо легче: проще избежать травм корневой системы, неизбежной при пересаживании в почву.
• В гидропонике не применяются ядохимикаты, поскольку отсутствуют вредители, грибки и болезни, обитающие в почве и привлекаемые растениями-соседями. Семена сорняков, которые своим быстрым ростом могут заглушить культурное растение, в растворе также отсутствуют, не в пример почве.
• Вопрос о замене грунта отпадает, и это удешевляет такой вид деятельности, как комнатное декоративное растениеводство.
• Более легкий уход за растениями в сравнении с теми, которые растут в земле: отсутствуют посторонние запахи, грязь, вредители и прочее.
• Не требуется традиционных методов обработки вроде рыхления и прополки, вместо этого можно полностью автоматизировать процесс выращивания и почти не принимать в нем участия.

Минусы

Имеются некоторые минусы, которые таковыми и не назовешь. Скорее, это особенности метода, которые подходят не всем.

• Относительная дороговизна метода. Требуется сразу вложить в оборудование некоторую сумму для того, чтобы наладить процесс. Эта сумма значительно выше разовых затрат, которые нужны на приобретение почвы.
• Самостоятельный сбор системы помимо финансовых вложений также требует вложения труда и времени на начальном этапе, что, впрочем, способно быстро окупиться при правильно налаженном процессе, ведь скорый рост растений и легкость ухода за ними быстро их компенсируют.
• Невежественный подход отвращает от метода людей, у которых гидропоника ассоциируется с чем-то искусственным, ненастоящим, а значит, вредным для здоровья, чуть ли не ядовитым.
• Гидропоника не научилась выращивать корнеплоды. Клубни, являющиеся одновременно корнями растений, не переносят излишней влажности и «отплачивают» гниением.

Основные правила выращивания растений методом

Форма корней во многом зависит от среды, в которой они пребывают. Если их выращивать в воде, используя метод гидропоники, они будут светлыми, сочными, снабженными множеством ворсинок.

Пересаживая растение, росшее до сих пор в грунте, на гидрокультуру, необходимо соблюдать определенные условия, которые станут залогом благополучного роста и развития растения.

Как посадить

• Растение вынимают из емкости, где оно произрастало, и помещают в ведро с водой. Она должна быть комнатной температуры.
• Поливая корни водой из кружки или лейки (струя должна быть легкая, не под напором), аккуратно обмывают их.
• После того, как они очистятся, корни расправляют и засыпают субстратом. Растение не обязательно должно касаться корнями слоя воды, раствор доберется к ним, передвигаясь по капиллярам субстрата. А спустя какое-то время они и сами отрастут настолько, насколько это необходимо.
• Субстрат поливают сверху водой, заливают ее в емкость с субстратом на нужный уровень и дают ему примерно неделю на адаптацию.

Как ухаживать

Потребности у растений одни и те же, в каких условиях бы они ни выращивались, но особенности ухода все же различные.

• Чтобы не возникало переизбытка минералов в растениях, раствор рекомендуется менять раз в два-три года, промывая чистой водой все предметы, которые с ним контактировали.

• Необходимо соблюдать гигиенические правила: избавлять растение от отмерших частей и не допускать их попадания в раствор.
• Температура рабочего раствора не должна быть чересчур низкой или высокой, оптимально, если она будет держаться значения +20 °С. Следить за этим следует тщательно, особенно зимой, когда растение в горшке может переохладиться на слишком холодном подоконнике. На такие случаи следует использовать теплоизоляционный материал, например, дерево или пенопласт, помещая его под горшок.
• Из вредителей могут завестись паутинный клещик или трипсы. Также не исключена возможность цветения раствора, если внешний сосуд выполнен из прозрачного материала.

Гидропоника и агрономия

В современном мире гидропоническая культура развивается семимильными шагами, благодарно применяя разработки сонма ученых, трудившихся над этим вопросом.

Состояние сегодня

Современные системы изготавливаются с использованием исключительно пластмасс, включая насосы, которые покрываются эпоксидной смолой. Эти материалы безвредны и долговечны, и в сочетании с нейтральными прослойками-субстратами служат верой и правдой долгое время.

Благодаря пластмассовым деталям стало возможно отправить на заслуженный покой металлические конструкции, громоздкие, неудобные и дорогие.

Современные разработки, нашедшие применение в гидропонике, продвигают ее к полной и тотальной автоматизации и, как следствие, уменьшению издержек. Отдельно следует отметить продолжение исследований и одновременное использование уже полученных результатов разработки сбалансированного питательного раствора для растений.

Уже сейчас технология вызывает интерес на всех континентах планеты. Во многих странах Европы уже перешли на гидропонику, выращивая некоторые культуры, например, клубнику, которая растет словно на дрожжах, а урожай при этом собирать намного легче.

Разработанные составы растворов позволяют увеличить урожайность многих культур, одновременно сократив площади, выделенные под их посев.

Гидропонные системы в наше время набирают популярности: происходит повышение спроса на оборудование для гидропонного выращивания и питательные растворы, что удешевляет дорогое производство и снижает себестоимость такого ранее экзотического метода как гидропоника. Проектируя системы, разработчики работают над тем, чтобы была возможность тотального заполнения объема помещений, выделенных под выращивание растений по методу гидропоники.

Благодаря этому происходит колоссальная экономия площадей, и одновременно увеличивается урожайность, а значит, доходы. Одновременно ведется работа над снижением трудозатрат.

Есть ли будущее?

В настоящее время происходит глобальный процесс уменьшения сельского населения и увеличения городского, которое не станет заниматься выращиванием сельхозпродукции, но останется ее потребителем.

Гидропоника позволяет обеспечить население городов выращенной продукцией, производимой тут же, а значит, в ее цену не будут заложены транспортные расходы, и качество вследствие транспортировки тоже не пострадает. Еще одна сторона проблемы — серьезное загрязнение почв множеством вредных веществ и их истощение вследствие неграмотного ведения сельского хозяйства, злоупотребления химическими веществами и т. п.

В гидропонике почва не требуется вовсе, и, если не усугублять положение, природа сможет ее восстановить спустя какое-то время.

Для того чтобы позаботиться о себе, своем потомстве и судьбе человечества, следует совершать конкретные, пусть и небольшие, шаги, одним из которых наравне с поиском альтернативных источников энергии, лекарства от СПИДа и рака, решения проблемы загрязнения и множества прочих, является переход на гидропонику.

Целью гидропоники является сбор максимально возможного и экологически чистого урожая с минимально возможных площадей, при этом ведутся разработки по удешевлению методики. Архитекторы и дизайнеры, вдохновившись этой идеей, а также садами Семирамиды, разрабатывают проекты городских огородов и генерируют прочие интересные идеи, не лишенные изящества и практичности.