16 августа 2010
Часто говорят, что гидропоника — это индустриальный метод растениеводства. Это очень верно, и не только потому, что теплицы овощеводов появляются на промышленных предприятиях.
Чем отличается сельское хозяйство от промышленно-
сти, земледелие от индустрии? Одно расположено в сельской местности, а другое в городах, скажете вы. Правильно, но главное в другом. Земледелие зависит от природы: от плодородия почвы, от климата, от погоды. А промышленность целиком создана умом и руками человека.
Поэтому в промышленности более высокий уровень
механизации.
Здесь возможна автоматизация всего производственного процесса. С созданием гидропоники такая возможность появилась и в земледелии. Вернее, в растениеводстве: какое же это земледелие без земли!
Простейшую автоматику применил уже профессор Герике в своей первой гидропонике: теплица была оборудована электрическими нагревателями, которые включались, когда температура питательного раствора падала ниже +20 градусов. С тех пор прошло больше тридцати лет, и сейчас мы уже можем думать о полностью автоматизированных «зеленых цехах», которые в недалеком будущем появятся на каждом большом заводе и
будут выглядеть приблизительно так.
… В примыкающем к теплице подсобном помещении расположена смесительная установка для приготовления
искусственной почвы — питательного раствора. В одном
баке растворяют основные питательные соли — азотные,
фосфорные, калийные. В другом — минеральные «витамины»: бор, марганец, цинк, медь, нужные растениям в
очень небольших количествах. По мере надобности специальные дозаторы выливают необходимое количество
(дозу) этих растворов в общий смесительный резервуар. Здесь исходные растворы разбавляют водой до нужной
концентрации.
Раз в несколько часов командное устройство, снабженное реле времени, включает насос, и раствор по сети распределительных труб поступает в стеллажи, чтобы,
смочив гравий, возвратиться обратно. Принцип действия
реле времени тот же, что и у контактных часов. Такие же реле времени включают и выключают форсунки, распыляющие питательный раствор в воздушной культуре — аэропонике.
Корни растущих в гравии растений постепенно изменяют питательный раствор: снижается его концентрация,
изменяется кислотность. Поэтому состав раствора нужно время от времени исправлять — корректировать. Для этого в смесительный резервуар погружены электроды двух приборов. Один из них по электропроводности раствора измеряет его концентрацию и дает сигнал дозирующим устройствам, которые прибавляют нужное количество исходной смеси солей. Другой измеряет кислотность раствора и по мере надобности добавляет кислоту или
щелочь.
Смесительная установка для приготовления питательных растворов.
Кроме того, на дне резервуара устроен трубчатый змеевик — по нему пропускают горячий пар. Когда раствор нагреется до нужной температуры, термореле замкнет сигнальную цепь и выключит подачу пара. Таким образом, температура питательного раствора все время
поддерживается постоянной*
Автоматы регулируют и «климат» теплицы. При перегреве воздуха солнечными лучами термореле включает гидропривод, открывающий форточки, или открывает установленные на коньке теплицы краны, поливающие ее крышу холодной водой. Если воздух в теплице становится слишком сухим, «сами собой» включаются пульверизаторы, увлажняющие его тонко распыленной водой. Их включают и выключают приборы для измерения влажности воздуха — гигрометры.
Впрочем, большинство этих автоматических приспособлений уже применяется во многих гидропонических хозяйствах — на Киевской овощной фабрике, Московском нефтеперерабатывающем заводе, в совхозах «Тепличный», «Белая дача» и других.
12 июля 2010
Взвесим какое-нибудь растение, например подсолнечник. Для этого его нужно выкопать вместе с комом земли. Землю осторожно отряхнуть с корней, корни тщательно отмыть, а потом осушить фильтровальной бумагой или ватой. Предположим, растение весит 100 граммов.
Теперь высушим его на солнце. Чтобы растение высохло быстрее, отрежем ножницами листья, а стебель разрежем на несколько частей и расщепим вдоль острым ножом.
Когда кусочки стебля станут хрупкими, можно считать, что растение потеряло всю свою воду.
Взвесим высушенное растение. Теперь его вес не более 10—15 граммов. Значит, на 100 граммов веса приходится 85—90 граммов воды. Растение почти «жидкое»! Однако его листья и особенно стебли упруги и довольно тверды. Как же это может быть? Как «жидкое» растение может сохранять свою форму?
Ничего удивительного в этом нет. Вам, конечно, известны полиэтиленовые мешочки, в которых можно хранить жидкости. Если наполнить такой мешочек водой и крепко завязать его, он хорошо сохраняет свою форму, становится упругим и крепким. Из подобных мешочков-клеток и состоит любое растение. Каждая клетка — это микроскопическая капелька воды, плотно «упакованная» в тонкую оболочку из органических веществ. Эти органические вещества и остались после высушивания нашего растения.
Но только ли органические? Давайте высыплем оставшиеся 10—15 граммов сухого вещества на чистую сковороду и прокалим его на сильном огне (делать это нужно на открытом воздухе). Если время от времени осторожно раздавливать и перемешивать комочки обуглившегося вещества, то через некоторое время на сковороде останется только небольшой налет сероватой золы. Золы
очень мало, и нужны точные химические весы, чтобы ее взвесить. Вес золы 0,5—1 грамм, всего 0,5—1 процент от веса целого растения.
Химики уже давно узнали, что зола состоит из минеральных солей фосфорной кислоты, калия, кальция, магния и других элементов. Нужны ли эти соли расте-
нию? Ведь они составляют ничтожную часть его веса. Может быть, минеральные соли — это случайная примесь, которую корни засасывают из почвы вместе с водой?
Где-то в земле пробираются между комочками почвы медленно растущие корни. По дороге они «слизывают» с этих комочков невидимые капли воды, впитывают их и
отправляют от одной клетки к другой вверх по стеблю.
Гибкий стебель поднимает к солнцу тонкие зеленые пластинки листьев. Листьями, как раскрытыми ладонями, ловит растение солнечные лучи. Вы, наверно, замечали, что если растение освещается только с одной стороны (например, комнатные растения на окне), то его листья поворачиваются в сторону света, тянутся к нему. Свет необходим листьям так же, как любому заводу топливо. На заводах тепловая энергия, получаемая при сжигании топлива, превращается в механическую энергию движения станков и машин. В листьях же световая энергия
солнечных лучей поглощается особым зеленым веществом — хлорофиллом и превращается в химическую энергию. Эта химическая энергия и тратится на «производственный процесс» листа — фотосинтез. Ведь лист растения — это тоже завод. В его цехах-клетках из простых молекул углекислого газа и воды изготовляются сложнейшие молекулы органических веществ: углеводов, жиров, белков. Каждая из этих молекул — длинная цепочка атомов углерода, к которым присоединяются атомы водорода, кислорода и некоторых других элементов. Цепочки свертываются в кольца, ветвятся, переплетаются между собой, образуя основу клетки — прочную ткань протоплазмы.
Если бы растение строило свои клетки только из протоплазмы, ему понадобилось бы очень много строительного материала. Но природа нашла более экономный путь: она наполнила клетку водой. Ведь вода в готовом виде доставляется корнями. А для того чтобы клетка стала прочной, капля воды одета тонким слоем органических веществ — протоплазмой.
Так из воды и органических веществ растение создает клетки — жидкие, но прочные «кирпичи», из которых складываются все части растения — от корня до листьев и цветов.
26 мая 2010
Основную массу овощей, которые мы покупаем в магазинах летом и осенью, выращивают в так называемом открытом грунте — в поле или на огороде.
В середине мая, когда почва как следует прогреется на солнце и уже нет угрозы ночных заморозков, в поле высаживают рассаду — маленькие растеньица, выращенные из семян под надежной защитой теплиц и парников. Из нее вырастают высокие растения помидоров и длинные плети огурцов. А когда лето подходит к концу, на них наливаются и зреют плоды.
Но первые овощи появляются на прилавках наших магазинов значительно раньше. На улице еще весна, с полей только что сошел снег, а мы уже можем отведать плотных крепышей — огурцов и даже красных помидоров. Эти ранние овощи выращивают в так называемом закрытом или защищенном грунте — в теплицах. На небольшом участке земли, покрытом стеклянной крышей,
сохраняется тепло печей или батарей водяного отопления, и весна приходит сюда раньше. Люди не ждут, пока весеннее солнце поднимется выше над горизонтом, они научились заменять тепло и свет солнца.
Однако до самого последнего времени ничем не могли заменить почву.
В городах тысячи фабрик и заводов «отапливали
атмосферу». Горячий воздух и раскаленные газы из заводских печей шли прямо в трубы, и миллиарды миллиардов калорий тепла «вылетали в трубу». А ведь это даровое тепло, тепловые отходы, можно было бы по дороге к вытяжным трубам пропустить через стеклянные купола теплиц и получить дополнительно тысячи тонн
свежих овощей ранней весной.
Но теплицы были привязаны к земле, а в городах нет плодородной почвы. Конечно, можно было бы привезти
ее с полей. Однако почва в теплицах постепенно заражается вредителями и возбудителями болезней растений, и со временем урожай снижается. Поэтому через
каждые 2—3 года почву в теплице нужно заменять новой. А возить ее за десятки километров, вы сами понимаете, слишком дорого.
Вот и получалось, что в городах огромное количество
дарового тепла бесполезно улетало в небо, а в сельской
местности, где достаточно плодородной почвы, приходилось сжигать массу топлива, для того чтобы получать ранние овощи для городов.
Так было до появления гидропоники. Но когда люди научились заменять почву, теплицы стали появляться в городах, на крупных заводах и фабриках. На Московском нефтеперегонном заводе, например, построен первый в нашей стране огромный теплоцентр. Его тепловые
отходы (горячая вода от охлаждения агрегатов, отработанный пар, дымовые газы) обогревают не только собственное тепличное хозяйство завода, но и гидропониче-ские теплицы соседнего совхоза «Белая дача» и колхоза
имени Ф. Э. Дзержинского.
— Но ведь гравий тоже нужно привозить за многие десятки километров,— возразите вы.
Да, но гравий не нужно заменять новым. Он значительно меньше заражается болезнями, и бороться с ними куда легче, чем в почве. Достаточно после уборки очередного урожая спустить из чанов раствор, пропустить
через них 5-процентный раствор формалина и промыть гравий водой. А дезинфекция чанов для водной или воздушной культуры еще проще.
Так сельская отрасль народного хозяйства — овощеводство — получила городскую «прописку». Но крупные города — это не единственный новый адрес гидропоники.
Огромные пространства занимают песчаные пустыни. Здесь очень мало плодородной земли, зато сколько угодно бесплодного песчаного субстрата.
Здесь щедрое солнце, а вода на вес золота. С огромным трудом люди добывают воду для орошения полей. Но большая часть этой воды просачивается сквозь почву или испаряется с ее поверхности. А в гидропонике вода расходуется очень экономно. Хотя на первый взгляд это может показаться и не так. Ведь растения выращивают прямо на воде. Но один и тот же питательный раствор можно использовать многократно. Для этого нужно только время от времени «поправлять» его состав: делать химический анализ раствора и добавлять в него недостающие элементы — столько, сколько их поглощено растениями.
Сейчас гидропоника получает широкое распространение в сухих и песчаных местах нашей страны,
А теперь мысленно перенесемся за тысячи километров к северу от песчаных пустынь — на каменистые берега Ледовитого океана. Для людей, которые живут и трудятся здесь, свежие овощи — это праздник. Ведь их привозят издалека — по железной дороге, по воде и даже по воздуху. Но овощи на 90 процентов состоят из воды. Значит, в железнодорожном составе из 50 вагонов 45 занято водой. Не дешевле ли привозить на Север питательные соли, а овощи выращивать на месте? С появлением гидропоники это стало возможным. Далеко за Полярным кругом под лампами дневного света зреют в гидропонических теплицах редис, помидоры и огурцы, зеленеет лук и салат. И, может быть, скоро благодаря гидропонике появятся свои овощи и на противоположном конце земного шара — у отважных исследователей Антарктиды,
20 апреля 2010
Величину рН обычно определяют при помощи специальных реактивов — индикаторов. Эти вещества обладают интересным свойством: они изменяют свою окраску в зависимости от реакции раствора. С одним из них, лакмусом, вы хорошо знакомы. Каждому приходилось наблюдать, как бумажка, пропитанная этим реактивом, в слабом растворе кислоты краснеет, а в растворе щелочи синеет.
Но в опытах с растениями важно не просто установить кислую или щелочную реакцию питательного раствора, а создать вполне определенную величину рН. Ведь при изменении рН только на единицу концентрация Нойонов изменяется в 10 раз! А вы уже знаете, какую большую роль играют эти вездесущие ионы в питании корней. Как же определить точную величину рН?
Этому искусству химики научились у растений. Вспомните скромные цветы анютиных глазок. Они и голубовато-белые и бархатно-коричневые, желтые и фиолетовые, розовые и синие — каких только оттенков здесь нет! Но мало кому известно, что вся эта радуга цветов создается одним красящим веществом — пигментом антоцианом. Это вещество-хамелеон приобретает разную окраску при разном рН клеточного сока лепестков.
Химики научились синтезировать десятки таких реактивов-индикаторов. Каждый из них меняет свою окраску при какой-нибудь одной величине рН. Полоска про-
стой фильтровальной бумаги, пропитанной тем или иным индикатором, становится как бы искусственным лепестком анютиных глазок.
Для точного определения рН служит специальная индикаторная бумага «Рифан», которую можно приобрести в магазинах химреактивов. На кусочке такой бумаги нанесено несколько поперечных полосок разного цвета. Одна из них, более широкая,— контрольная. При погружении в раствор она не меняет своей окраски. Другие, более узкие, нанесены разными индикаторами. На каждой из этих индикаторных полосок напечатана цифра— величина рН, при которой изменяется цвет данного индикатора. Для того чтобы измерить рН раствора (например, питательной смеси), достаточно опустить в него
такую бумажку. Одна из индикаторных полосок приобретает тот же цвет, что и контрольная. Цифра, обозначенная на этой полоске, и есть рН нашего раствора.
Одной коробки индикаторной бумаги хватает на 100 определений. Для экономии каждую полоску можно разрезать вдоль на две части,
Как приготовить
g искусствен н-ю
15 марта 2010
Ни один из химических элементов растение не может использовать в чистом виде. Так, например, растения «купаются» в чистом газообразном азоте (N2), из которого на 3Д состоит воздух. Но, если почва содержит мало азотнокислых или аммонийных солей, растения
страдают и даже гибнут от азотного голода. Точно так
же чистый (элементарный) фосфор (Р) не только не может использоваться в питании растений, nq является для них сильным ядом.
Все элементы корневого питания растения могут усваивать только в форме минеральных солей. Но в корни поступают не целые молекулы солей, а их «половинки» — ионы. Соль состоит из двух частиц: положительно заряженного катиона (металла) и отрицательно заряженного аниона (кислотного остатка). Молекулы
воды также несут электрические заряды: положительный на одном своем конце (полюсе) и отрицательный —
на другом. Поэтому они называются диполями, то есть двухполюсными. Диполи воды окружают молекулу соли и как бы растягивают ее электростатическими силами на две части: катион и анион»
Все металлы (калий, кальций, магний, железо) поступают в корневую систему в виде катионов; фосфор и сера — в виде анионов соответствующих кислот (фосфорной и серной). Азот поглощается растением как в форме катиона аммония, так и в форме аниона азотной кислоты.
Протоплазма всех растительных клеток, в том числе и клеток корня, тоже несет на себе электрические заряды — положительные и отрицательные. Ведь «кирпичики», из которых строится белковая молекула,— аминокислоты— имеют в своем составе кислотную группу —
карбоксил (СООН) и основную аминогруппу (NH2). Первая при гидролитической диссоциации отщепляет атом водорода, приобретая отрицательный заряд, а вторая может присоединять к себе лишний водород, заряжаясь положительно.
Ионы растворенных в питательной среде солей притягиваются к заряженным участкам протоплазмы, адсорбируются . Положительно заряженные катионы адсорбируются на отрицательных, а отрицательно заряженные анионы — на положительных участках поверхности клеток корня. Но внутрь протоплазмы ионы не могут проникнуть сами: она покрыта тонкой, но плотной пленкой — плазмалеммой. Здесь им на помощь приходят специальные ферменты — переносчики ионов.
|
Питательный элемент
|
Катион
|
Анион
|
|
Азот
|
|
NQ-
|
|
Фосфор Калий
|
К+
|
Н2РО~
2л 4
|
|
Кальций
|
Са++
|
"
|
|
Магний
|
|
—
|
|
Сера
|
—
|
so —
|
МОЛЕКУЛЫ – „ТАКСИ"
При адсорбции ионы питательных солей как бы сгущаются, плотно упаковываются на поверхности клеток корня. Это увеличивает вероятность их встречи с молекулами ферментов-переносчиков, которые соединяются с этими ионами на поверхности и «перевозят» их в глубь протоплазмы. Здесь переносчики сдают питательный ион «с рук на руки» молекулам различных органических соединений, и он включается в общий обмен
веществ растения. А освободившийся переносчик возвращается к поверхности клетки за новым «пассажиром». Одна молекула фермента может за короткое
время «обслужить» сотни
ионов питательных солей.
Дл я каждого" вида ИОНОВ существует свой вид фер-
мента-переносчика. Они МОЛЕКУЛЫ ЯЈР€НОСЧ«<Ов
должны подходить друг к другу, как ключ подходит к замку. Это свойство, природа которого еще не разгадана, называется химическим сродством. «Шоферы
такси» как бы узнают т,
Ион должен «подходить» к молекуле
своих «пассажиров». переносчика, как ключ к замку. Например, переносчик фосфора не станет перевозить ион азота или
калия =э он просто не сможет соединиться н>1 с каким другим ионом, кроме фосфатного.
Такая избирательность очень важна для растений. Например, если увеличивается потребность организма в азоте, клетки корней синтезируют дополнительное количество переносчиков азота, и этот элемент начинает поглощаться сильнее,
„ЦАРЬ44 – ИОН
Есть в любом водном растворе один вид ионов, который сам по себе не является питательным, но оказывает огромное влияние на поглощение всех других — как катионов, так и анионов. Это катион водорода Н+. Самый мелкий по размерам, он состоит из голого атомного ядра — протона, совершенно лишенного электронов. И тем не менее (вернее, именно поэтому) он подвижнее и активнее всех своих собратьев. Химическая активность его в десятки раз больше, чем любого другого катиона.
Вспомним, что любая кислота—минеральная или органическая — при диссоциации выделяет в раствор ионы водорода. Чем выше их концентрация, тем выше кислотность раствора. А кислотность, или, как говорят, реакция питательной среды, тесно связана с корневым питанием растений.
Ведь водород, как и любой другой катион, адсорбируется на отрицательных участках протоплазмы. Следовательно, он конкурирует с катионами питательных солей за эти участки. Кроме того, адсорбируясь на прото-
плазме, он нейтрализует ее отрицательные заряды, тем самым не только затрудняя поглощение других катионов,
но и облегчая поглощение анионов. Таким образом, в кислой среде легче поглощаются анионы, а в щелочной — катионы.
От кислотности питательного раствора зависит и растворимость некоторых солей. Например, соли фосфорной кислоты или железа в щелочной среде выпадают в осадок, становясь недоступными для корней. Поэтому
лучшая реакция питательной среды для большинства растений — слабокислая.
2 марта 2010
Питательная смесь для выращивания рас!ений без
почвы должна не только удовлетворять все потребности
растений, но и быть удобной в приготовлении. При составлении и выборе искусственной почвы нужно стремиться выполнить следующие условия:
питательная смесь должна содержать все необходимые растениям элементы (N, Р, К, Са, Mg, S, Fe и микроэлементы);
главнейшие элементы минерального питания (азот, фосфор и калий) должны находиться в соотношении, близком к оптимальному;
реакция смеси должна быть слабокислой (рН =
= 5—6). Смесь должна, по возможности, состоять из хорошо растворимых минеральных солей;
для выращивания растений в искусственной почве
нужно стараться подобрать смесь, состоящую из широко распространенных, наиболее доступных солей.
Со времени создания первой искусственной почвы
прошло сто лет. За это время разработано огромное количество различных смесей. Сейчас их насчитывается около четырехсот пятидесяти.
Есть универсальные питательные смеси. Они могут с одинаковым успехом использоваться для различных растений. Есть специализированные, приспособленные к потребностям какого-нибудь одного вида растений. Одни
имеют рН,. близкий к оптимальному. Другие отличаются
слишком щелочной или слишком кислой реакцией, и после приготовления их нужно довести до нужного рН сер-
ной кислотой или щелочью. Одни состоят только из растворимых солей, другие включают и слаборастворимые. Различаются питательные смеси и по общей концентрации солей (в граммах на литр), и по соотношению между различными элементами минерального питания: одни содержат больше азота, другие — фосфора или калия.
Какую же смесь выбрать для выращивания растений
в школе или дома? Это зависит от того, какие соли есть в вашем распоряжении. Мы приводим здесь рецепты нескольких питательных смесей. Все они универсальны и состоят в основном из хорошо растворимых солей. Большинство из них имеет оптимальный рН. Это очень облегчает их приготовление, ведь подкислить или подщелочить раствор до нужной реакции не так-то просто.
25 января 2010
До сих пор мы говорили только о закрытом грунте —
о теплицах. Действительно, на первый взгляд могло бы
показаться странным, если, вместо того чтобы пахать и удобрять почву, в поле начнут устанавливать цементные чаны и наполнять их бесплодным гравием.
А между тем преимущества беспочвенного выращи-
вания растений так велики, что во многих странах гидропонику устраивают и под открытым- небом. В земле выкапывают неглубокие траншеи, которые и заполняют гравием или каким-нибудь другим субстратом. Чтобы питательный раствор не просачивался в грунт, дно и стенки траншей цементируют.
Гидропоника под открытым небом применяется в странах с теплым климатом: в Алжире, Италии, Индии. Применяется она и на юге нашей страны, например в
Армении.
На питательном растворе растения дают не только
более высокий, но и более ранний урожай, чем в почве.
Многие из вас любят стручковый перец, фаршированный морковью. Эти вкусные консервы вырабатывают на овощных заводах Армянской ССР. Но в условиях Армении морковь поспевает на несколько недель позже перца. Для того чтобы ускорить рост моркови, профессор Давтян предложил выращивать ее в мелком вулканическом туфе. Первые же опыты дали отличный результат, и теперь морковь, растущую на «каменных» плантациях, можно убирать одновременно с перцем,
11 декабря 2009
Корни растений выполняют две задачи: во-первых, они прочно закрепляют надземную часть в вертикальном положении и, во-вторых, снабжают ее водой и питательными солями. Поэтому для выращивания растений нужны субстрат и питательная среда. Почва является одновременно и тем и другим. Прорастая между ее комочками, корни надежно удерживают стебель вертикально и с этих же комочков «слизывают» питательные соли и воду. А воздух, заполняющий промежутки между комочками, служит для дыхания корней.
В водной культуре растения находятся в совершенно
иных условиях. Здесь субстрат (слой опилок или торфа
на сетке) отделен от питательной среды — раствора.
Слой субстрата тонок, и для закрепления растений используются не все корни, а только их верхняя часть. Такое закрепление не очень надежно. Кроме того, в растворе нет воздушных промежутков. Корню приходится
поглощать не газообразный кислород, а растворенный
в воде* К этому корень мало приспособлен,
Схема гравийной гидропоники.
Поэтому сейчас чаще всего растения выращивают не в растворе, а во влажном гравии. К тому же условия выращивания на гравии более .близки к почвенным. И вот почему.
Растения выращивают на толстом слое мелкого гравия. Чем больше они вырастают, чем тяжелее становится их надземная часть, тем глубже корни уходят в гравий, тем прочнее укореняются растения. Так же как и в почве.
А питание? Из специального резервуара, расположенного выше уровня стеллажей, питательный раствор самотеком подается в гравийную грядку. Когда грядка заполнена раствором почти доверху, он тут же сливается
в другой резервуар, расположенный ниже пола теплицы. Таким образом, гравий не заполняется раствором,
а только смачивается им. Такие циклы повторяют 4—5 раз в день. Откуда же растения берут воду и питательные соли в промежутках между циклами? С поверхности влажных камешков. Корни «слизывают» с них тонкую пленку воды и растворенных солей и дышат возду-
хом, заполняющим промежутки между гравием. Так же как и в почве. При следующем цикле эта пленка обновляется. Кроме того, поступающим раствором из гравия
вытесняется старый, «отработанный» воздух, а когда раствор сливается, в гравий поступает свежий воздух. Поверхность листьев овощных растений, помидоров
или огурцов, очень велика. В жаркий летний день они испаряют в теплице 1 литр воды с каждого квадратного метра гравийной грядки. А в открытом грунте — в 5 раз
больше. Неужели тонкой пленки раствора на поверхности камней достаточно, чтобы обеспечить растения питанием и водой? Не беспокойтесь, вполне достаточно.
Нужно только, чтобы камешки гравия были не мельче 2 и не крупнее 5 миллиметров. В каждом кубическом метре такого гравия задерживается около 70 литров раствора. Немало, правда?
Когда вы входите в гидропоническую теплицу, то вместо ровной поверхности почвы видите ряды продолго-
Теплица для выращивания растений на гравии.
Поперечный разрез гравийной гидропоники*
ватых цементных чанов-стеллажей, наполненных гравием. Вдоль них протянулись длинные ряды железных труб. Эти трубы ответвляются от конца каждого стеллажа и уходят сквозь стену теплицы. А с другой стороны стеллажей выходят короткие изогнутые трубки — сифоны. Они нависают над длинным бетонным желобом, протянувшимся вдоль всей теплицы. Вы не встретите здесь рабочих, рыхлящих почву, выпалывающих сорняки или вносящих удобрения. Но если постоите некоторое время в этом безлюдном стеклянном цехе, то поймете, что здесь непрерывно идет скрытая от глаз работа. Вот щелкнуло реле, и на щите загорелась зеленая лампа. Это автомат включил специальные электромоторы. Они открыли краны, и питательный раствор начал вытекать из верхнего резервуара. Ожили трубы — по ним с журчанием течет к цементным грядкам питательный раствор. Через полчаса раствор с плеском хлынет из сифонов с другого
конца стеллажей и по желобу потечет в нижний резервуар. Зеленая лампочка на щите погасла: поступление раствора в чаны с гравием закончено. А когда из сифонов упадут в желоб последние капли, на щите зажигаег-
ся желтая лампа. Это заработал насос, перекачивающий раствор из нижнего резервуара в верхний. Цикл работы гидропоники завершен. Растения получили новую порцию воды и растворенных в ней минеральных солей.
При заполнении гравия раствором нужно соблюдать два обязательных условия: во-первых, корни не должны быть затоплены дольше 30—40 минут — они могут «задохнуться»; во-вторых, поверхность гравия не должна смачиваться раствором — иначе на поверхности будут развиваться зеленые водоросли и другие микроорганизмы, мешающие растениям.
Оба эти условия и выполняет простейшее автоматическое приспособление — сифон. По мере наполнения стеллажа раствор по закону сообщающихся сосудов поднимается по внутреннему, короткому колену сифона. Как только внутреннее колено заполнится доверху, раствор перейдет во внешнее, более длинное колено. Поскольку столб жидкости во внешнем колене, а значит, и ее вес больше столба жидкости во внутреннем колене,
раствор начинает вытекать в расположенный под сифоном желоб. Он будет вытекать до тех пор, пока не опорожнится весь стеллаж. Таким образом, сифон автоматически сливает раствор сразу же по наполнении стеллажа и корни ни одной лишней минуты не остаются затопленными.
Кроме того, сифон не дает раствору выйти на поверхность гравия. Верхнюю, изогнутую часть его устанавливают на 5 сантиметров ниже поверхности. Мы уже знаем, что раствор сливается сразу же после заполнения сифона. Поэтому выше раствор уже не может подняться.
Стеллаж для гравийной культуры обычно устанавливают с небольшим уклоном в сторону сифона. Вдоль дна стеллажа делают углубление — канавку. Ее прикрывают черепицей, которую сначала засыпают дренажем — крупной галькой диаметром 2—3 сантиметра, а уже потом мелким гравием. Концы обеих труб — входной (подающей раствор) и выходной (сифона) — опускают в эту канавку,. Все это нужно для того, чтобы раствор поднимался одновременно во всем стеллаже. Если сделать гравийную гидропонику без дренажа, то около подающей трубы раствор
будет выливаться через край, тогда как в другом конце стеллажа он еще не достигнет верха сифона.
Когда весь сифон заполнен раствором, столб жидкости во внешнем колене (Н) перевешивает столб жидкости во внутреннем колене (h), и раствор вытей-ет из стеллажа.
18 августа 2009
Беспочвенное выращивание овощей выгоднее и продуктивнее обычного выращивания в почве не только в крупных городах, пустынях или в Заполярье. Гидропоника вытесняет почву и из обычных сельских теплиц.
В чем же ее преимущества?
В гидропонике не нужно периодически менять почву, на что тратилось много труда и времени.
Облегчается борьба с вредителями и болезнями растений. Вредитель овощных культур — галловая нематода была раньше бичом всех теплиц. Единственная мера борьбы с ней — полная смена почвы. Но и это помогало лишь на время — личинки нематоды заносили в
теплицу с новой почвой. В гравийной же культуре этот
вредитель исчез совершенно.
Более экономно расходуется вода, что особенно важно для засушливых районов.
Нет сорняков. В обычные теплицы семена сорняков заносятся вместе с почвой. А в гравий они могут попасть
только случайно.
Экономнее используются удобрения. При внесении удобрений в почву только небольшая часть их достается
растениям. Много солей просачивается с водой сквозь почву. Немало их связывается самой почвой в недоступные растениям соединения или поглощается микроорганизмами. А в искусственном питательном растворе все соли доступны корням, и большая часть их идет на построение урожая.
Уменьшаются холостые простои теплиц. Промежуток времени между снятием урожая и посадкой новых растений (или, как говорят, между ротациями) резко сокращается; отпадает необходимость предпосевной обработки почвы.
Уменьшается площадь питания растений. Поэтому на
каждом квадратном метре гравия можно выращивать
в 2—3 раза больше растений, чем на почве. А это очень
важно. Содержание каждого квадратного метра теплиц стоит дорого.
И, наконец, два самых главных плюса гидропоники.
Питательный раствор можно в любой момент заменить другим, повысить содержание в нем одного элемента и снизить содержание другого. Это позволяет гибко и точно управлять ростом растений, что невозможно в почве. В гидропонике можно достигнуть такой скорости роста, какой никогда не удается получить при выращивании растений в почве. При этом повышается урожай,
а плоды созревают раньше.
Гравийная культура не требует ни пахоты, ни рыхления междурядий, ни прополки. А это дает возможность почти целиком автоматизировать выращивание овощей,
24 июля 2009
Долгое время ученые считали, что для корневого питания растений нужны только семь элементов (N, Р, К,
Са, Mg, S, Fe). Так было до тех пор, пока вегетационные опыты ставили в недостаточно чистых условиях (стеклянные сосуды, водопроводная или недостаточно очищенная дистиллированная вода, обычные соли)*
Но шли годы. Химики стали получать очень чистые — химически чистые — препараты. Совершенствовалась и методика опытов. Растворы стали готовить не на обычной, а на дважды перегнанной — бидистиллированной — воде. Для того чтобы избавиться от выщелачивания (вымывания) веществ из стеклянных стенок вегетационных сосудов, их стали покрывать очищенным белым парафином или даже пользоваться сосудами из чистой платины.
И вот оказалось, что растения, выращенные на полной питательной смеси в таких химически чистых условиях, получались недоразвитыми, с явными признаками голодания: они имели бледно-зеленую окраску, на листьях появлялись бурые пятна, верхушка стебля (точка роста) отмирала, и рост прекращался. Злаки или вообще не колосились, или образовывали белый пустозерный
колос.
Позже ученые установили, что, кроме семи основных элементов минерального питания, растениям необходимы еще бор, марганец, цинк, медь, молибден, алюминий
и другие. Эти элементы нужны растениям в очень небольших количествах — 1 часть на 10 миллионов частей воды. Поэтому их назвали микроэлементами. В отличие
от них, азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу и железо назвали макроэлементами.
Несмотря на ничтожные количества, микроэлементы играют огромную роль в жизнедеятельности растительных клеток — они обязательные участники многих ферментных реакций.
Песок, стекло и даже дистиллированная, а тем более водопроводная вода обычно содержат очень небольшие, но вполне достаточные для развития растений количества микроэлементов. Поэтому сначала эти элементы и
не привлекли внимания исследователей.
.