Архив категории ‘Гидропоника
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,
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.
14 февраля 2009
Так назвал Герике свой новый способ выращивания овощей. Это греческое слово означает «действие воды»
(«hydor» — вода, «p0nos» — действие).
Выращивание овощей и других культур на водных
растворах минеральных солей оказалось очень выгодным. И гидропоника за несколько лет распространилась по
всему миру. Во многих странах Америки и Европы, Азии
и Африки появились сначала небольшие опытные гидропоники, а затем и крупные хозяйства, специально оборудованные для выращивания овощей и ценных технических культур без почвы.
Все больше тепличных хозяйств на гидропонике, настоящих фабрик овощей, возникает и в нашей стране —
в Латвии и на Сахалине, в Крыму и в Заполярье. В десятках научных учреждений продолжаются поиски наиболее простых и выгодных способов беспочвенного выращивания овощей.
Хотя со времени опыта в теплице Монтебелло прошло более тридцати лет, современная установка для водной
культуры овощей выглядит примерно так же, как и первая гидропоника Герике. Правда, теперь резервуары делают более широкими: 150—200 сантиметров вместо 30. Ведь нужно продуктивно использовать каждый квадратный метр тепличной площади. Сами резервуары
обычно изготовляют не из дерева, а из цемента или бетона. Иногда их делают и деревянными, выстилая внутри прочной полиэтиленовой пленкой. Растения укрепляют при помощи металлической сетки, на которую насыпают тонкий слой бесплодного субстрата — торфа или опилок. Но корням нужен кислород. Они, как и все другие части растения, дышат. Помните, мы говорили,
что в образующихся при фотосинтезе сахарах и других
органических соединениях запасается, как бы консервируется, энергия солнечного света? Часть этих веществ оттекает из листьев в корневую систему. Здесь они окисляются поглощенным из почвы кислородом, и законсервированная в них энергия выделяется. Она тратится на поглощение солей, на поднятие их по стеблю к листьям и плодам и на рост самого корня. Если доступ кислорода к корням прекратится, они не только не смогут погло-
щать питательные вещества, но и погибнут. А с ними погибнет и все растение*
Так бывает иногда на поле в небольших понижениях — «блюдцах». Весной талая вода здесь застаивается, заполняя все промежутки между почвенными комочками. И растения, корни которых лишены воздуха, гибнут, «вымокают».
А в гидропонике? Ведь там нет воздушных промежутков. Корни целиком погружены в воду. Правда, в воде растворено некоторое количество кислорода. Но если этот запас не пополнять, его хватит ненадолго.
Поэтому через питательный раствор по нескольку часов в день приходится продувать воздух. От воздушного насоса — компрессора — сжатый воздух поступает в
трубчатую распределительную гребенку. Концы трубок вделаны в дно резервуара и снабжены специальными форсунками, выпускающими воздух мелкими пузырьками. Чем мельче пузырьки, тем больше поверхность соприкосновения их с раствором, а значит, тем больше кислорода растворится в воде.
28 октября 2008
Самый распространенный, но далеко не единственный субстрат, применяемый в гидропонике,— гранитный
гравий. Но гранит не везде есть. А перевозить его за сотни и тысячи километров слишком дорого. Поэтому его часто заменяют самыми различными материалами.
Вулканические туфы применяют там, где
есть месторождения этих горных пород, например в Италии и в Армении. Благодаря своей пористости туфы легки и имеют большую влагоемкость.
Вермикулит — слюда; большие залежи ее имеются на Кольском полуострове. Этот минерал обладает замечательным свойством: при нагревании он сильно увеличивается в объеме. Такой вспученный вермикулит — очень легкий и еще более влагоемкий субстрат, чем туф.
Торфом богаты республики Прибалтики. Хотя он и состоит почти целиком из органических остатков, сам
по себе торф так же бесплоден, как и гравий. Поэтому
сфанговый торф широко используется в гидропониках прибалтийских республик. В Латвии, например, каждая
четвертая теплица переоборудована в торфяную гидропонику. Урожай томатов на этом субстрате получают на 30—45 процентов выше, чем в почве.
Керамзит — это широко распространенный строительный материал. Он представляет собой легкие пористые шарики из обожженной глины. Самые мелкие из них — величиной с горошину, самые крупные — с грецкий орех. Керамзит очень дешев и легок и поэтому с успехом применяется в гидропонике как заменитель гравия.
Угольный шлак, кокс, битый кирпич
также могут служить субстратами для гидропоники, хотя
они иногда требуют специальной очистки. Вообще в гидропонике можно использовать разнообразные материалы с достаточной влагоемкостью. Главное, чтобы они были дешевы и совершенно инертны — не поглощали бы питательные соли и не выделяли бы в раствор вредные для растений вещества.
Немецкие ученые в качестве субстрата пробуют использовать специальную пластмассу биолостон в ви-
де тонких черных полосок, по форме и размеру напоминающих сосновую хвою.
Не забыта и «родоначальница» гидропоники — водная культура. После снятия очередного урожая в гравии остается часть корневых остатков. На них развиваются
гнилостные бактерии и грибки — возбудители болезней
растений. И, хотя их бывает значительно меньше, чем
в почве, субстрат приходится раз в год дезинфицировать — промывать соляной кислотой и хлороформом.
Кроме того, не существует совершенно инертных субстратов. Все субстраты постепенно «стареют». На их поверхности с годами образуется пленка каких-то веществ, снижающих урожай. Природа этих веществ еще не разгадана.
Вот почему многие ученые снова начинают обращаться к водной гидропонике. Только для укрепления растений служит уже не сетка с опилками или торфом, а фанерные или текстолитовые щиты с отверстиями. В эти отверстия вставляют специальные металлические или пластмассовые патроны, в них и укрепляют растения.
4 сентября 2008
В тропических лесах Южной Америки есть необычные растения: они живут высоко над землей. Некоторые виды красавиц орхидей как бы сидят верхом на сучьях больших деревьев и в развилках ветвей, свешивая прямо в воздух густые пряди белых корней. Но они не паразиты, сосущие соки деревьев. Орхидеи питаются самостоятельно. Им вполне достаточно питательных солей, содержащихся в пыли и в разлагающихся органических остатках, которые накапливаются в неровностях коры их гостеприимных хозяев. А воду они поглощают… прямо из воздуха — во время дождей, которые так часты
в этих краях. Воздушным корням этих растений не грозит опасность пересохнуть — ведь воздух в тропических лесах всегда очень влажный.
Русский ученый В. М. Арциховский использовал возможность воздушного питания корней. Он предложил
новый способ выращивания растений —аэропонику. Внешне аэропоника напоминает обычную водную культуру. Растения закреплены в отверстиях пластмассового щита, закрывающего объемистый чан-резервуар. Но приподнимите щит, и вы с удивлением увидите, что в чане нет питательного раствора. Корни висят прямо в воздухе. А из дна резервуара рядами торчат вверх короткие форсунки, похожие на те, что устанавливаются в водной гидропонике для продувания раствора.
— Что же здесь продувать? — удивитесь вы.— Не воздух же, в самом деле!
Нет, эти форсунки предназначены для другой цели.
Время от времени они подают в чан тонко распыленный
питательный раствор. В виде тумана мельчайшие капельки раствора оседают на корнях и стекают на дно чана, а затем обратно в бак. Форсунки работают всего несколько минут, а затем насос, подающий из бака питательный раствор, снова выключается, и смоченные корни остаются в «пустом» чане. Теперь их окружает только
влажный воздух. Таким образом, воздушная культура растений — это
«водная культура наоборот». Действительно, в водной культуре корни растений находятся в питательном раст*
Установка для воздушной культуры растений (аэропоника).
воре, через который время от времени пропускают воздух. В воздушной культуре корни находятся в воздухе, через который время от времени пропускают питательный раствор.
Форсунки включаются на несколько минут через каждые полчаса. Этого оказалось вполне достаточно для питания растений. Однако важно не только дать растениям достаточное количество питательных солей, но и создать условия для их усвоения. Первое из таких условий — аэрация корней. А снабжение корней воздухом в аэро-понике неизмеримо лучше, чем при любом другом способе выращивания. Вероятно, поэтому в воздушной культуре растения иногда обнаруживают неожиданные, совершенно новые свойства.
Известно, например, что рост и урожай снижаются при концентрации питательных солей в растворе выше 1,5—2 граммов на литр. Если же увеличить в растворе содержание вредных солей, например хлористого натрия, растения гибнут. 9 граммов хлористого натрия на литр убивает растения. Это так называемая токсическая, то есть отравляющая, доза. А в аэропонике растения отлич-
но переносят огромные концентрации не только питательных, но и вредных солей. Так, капуста в воздушной
культуре прекрасно росла при содержании в растворе 45 граммов поваренной соли на литр. Эта доза в 5 раз превышает токсическую. Листья были солеными на вкус, но растения выглядели обычно.
Пока еще аэропонику можно встретить лишь в научно-исследовательских институтах. Ученые только начинают проникать в неожиданные возможности, которые она открывает. Но и сейчас уже можно предположить, что аэропоника — это гидропоника будущего. Впрочем, воздушная культура уже делает первые шаги в практику. В Останкинском комбинате цветоводства третий год
с успехом выращивают таким способом розы и гвоздики.