Что используют при агрегатопонике в качестве субстрата
Перейти к содержимому

Что используют при агрегатопонике в качестве субстрата

  • автор:

Что используют при агрегатопонике в качестве субстрата

При выращивании растений без почвы в качестве субстратов могут быть использованы различные местные материалы. В тепличных гидропонных комбинатах Украины использовали преимущественно гранитный щебень, в Москве и Санкт-Петербурге — измельченный керамзит, а в отдельных гидропонных установках — вспученные вермикулит и перлит, каменноугольный шлак и полихлорвиниловый субстрат. В некоторых случаях применяют органические субстраты: торф, мох, древесные опилки.

Для обеспечения нормального роста и развития растений субстрат доли жен обладать определенными свойствами.

Во-первых, он не должен содержать каких-либо ядовитых веществ, должен быть относительно химически инертным и нейтральным, чтобы не изменять химических и физико-химических свойств питательного раствора. Некоторые субстраты содержат карбонат кальция (СаС03), который, растворяясь под действием раствора и корневых выделений, подщелачивает раствор за счет повышения концентрации ионов ОН- и Са++, образующихся при гидролизе:

СаС03 2Н,0 Са(ОН), Н,С03;

Повышенное содержание кальция в растворе вызывает осаждение фосфатов. Таким образом, субстрат, содержащий СаСО,, не способствует нор-‘ мальному росту растений.

Во-вторых, субстрат должен обладать достаточной водоудерживающей способностью и хорошей аэрацией. Эти его свойства в значительной степе-] ни зависят от размера частиц. С их увеличением резко снижается водоудер- живающая способность субстрата и повышается его пористость. Такие субстраты, как измельченные вермикулит, перлит и керамзит, обладают высокой; водоудерживаюшей способностью, а гравий и гранитный щебень — низкой.1 В-третьих, субстрат должен быть достаточно прочным.

Этим требованиям отвечает ряд материалов — гранитная щебенка, гравий, песок, керамзит, пемза и др., которые и используются как субстраты при агрегатопонике (5.1).

Субстрат для выращивания овощных растений не должен влиять на состав питательного раствора. Поэтому заранее определяют его кислотность, химический сосз^в и инертность. Для этого его заливают питательным раствором, в котором предварительно определяют концентрацию элементов питания и кислотность. Через 8—10 часов раствор фильтруют и снова проводят анализ. Если химический состав раствора не изменился, субстрат используют для вырашивания растений. Если же субстрат не является достаточно химически инертным, то перед посадкой в него растений требуется предварительная подготовка.

Для предупреждения связывания фосфора полуторными оксидами и кальцием, свежий субстрат перед посадкой растений зафосфачивают, т.е. дают избыток фосфора с тем, чтобы связать все имеющиеся ионы алюминия, железа и кальция виде фосфорнокислых солей. Субстрат заливают 2%-ным раствором вытяжки из суперфосфата и выдерживают в течение суток, после чего промывают водой. Для этих целей можно использовать вместо вы гяжки из суперфосфата ортофосфорную кислоту. Карбонаты кальция, содержащиеся в субстрате, при взаимодействии с ортофосфорной кислотой образуют на поверхности мало растворимую в воде пленку фосфата кальция. Химическая инертность субстрата значительно увеличивается.

Гравий. В гидропонике используют кремниевый или кварцевый гравий, не содержащий углекислого кальция. Наличие в нем карбонатои приводит к подшелачиванию питательного раствора (до рН 8 и выше) и выпадению фосфатов из раствора в виде осадка. Оптимальный размер частиц гравия 3—8 м. Однако при таком размере частиц очень низка влагоемкость субстрата. Поэтому к гравию рекомендуется добавлять вермикулит.

Песок. Используют крупный песок (0.6—2,5 мм), не содержащий вредных примесей. Нежелательны пылевидные частицы, которые затрудняют доступ воздуха к корневой системе.

Не рекомендуется использовать очень кислый или же щелочной песок.

Гранитный щебень. Этот субстрат используется довольно широко. Он надежно предохраняет корневую систему от подсыхания и перегрева, на поверхности частиц удерживает достаточное количество питательного раствора и обладает хорошей аэрацией и водопроницаемостью. Он не порист, поэтому легко промывается и дезинфицируется. Размер частиц 3—15, а для рассады 3—8 мм. Частицы имеют остроугольную форму и могут повреждать корни, особенно рассады и молодых растений.

Вермикулит. Химический состав вермикулита непостоянен. При нагревании до 800—1000 °С в течение 30—60 сек вспучивается и увеличивается в объеме в 15—25 раз и более, образую массы воздушных полостей и приобретая низкую плотность (100—150 кг/м3) и высокую водоудерживающую способность.

Вермикулит отличается высокой емкостью катионного обмена: 65—145 м-экв/100 г минерала. Этот субстрат имеет низкую теплопроводность, что обеспечивает стабильную температуру в корне обитаемой среде. Рекомендуемый размер частиц 5—15 мм.

Однако по сравнению с другими субстратами вермикулит менее прочен и без замены возможно использование не более 4-5 лет. Он подщелачивает раствор, причем обжиг еще больше увеличивает щелочность. Но в процессе эксплуатации подщелачивающее действие ослабляется, а затем и вовсе исчезает.

Перлит. Вспучивается при тепловой обработке, многократно увеличиваясь в объеме и резко уменьшаясь в плотности (60—150 кг/м3). Химический состав непостоянен.

Перлит как субсзрат обладает рядом весьма ценных свойств. Он характеризуется высокой водопоглощающей способностью, хорошо впитывает и медленно отдаст воду и элементы минерального питания. Благодаря хорошим теплоизоляционным свойствам он предохраняет корпи растений от перегрева.

В качестве субстрата лучше всего применять перлитовую щебенку с размером частиц 5—15 мм. Насыпная масса 55,0—65,0 кг/м3.

Перлитовый песок недостаточно аэрирован, при поливе всплывает и повреждает корни растений. Перлит — субстрат непрочный, при многократном использовании крошится. Без замены используют 3—4 года. Утилизируется внесением в почву. Это способствует улучшению ее структуры и физико- химических свойств,

Керамзит. Получают из глинистых пород путем вспучивания при температуре 1150—1250°С. Это зернистый субстрат пористого строения, обладает хорошими теплоизоляционными и водоудерживающими свойствами. Но крошится, как и все вспученные материалы. Керамзит инертен: не изменяет рН

раствора, не обладает поглотительной способностью по отношению к катионам, не поглощает фосфат-ионов. Однако при длительном использовании на поверхности керамзита откладываются фосфаты кальция, алюминия и железа. По влагоемкости керамзит уступает вспученному перлиту и вермикулиту, но по механической прочности превосходит их.

Широкое внедрение в производство агрегатопоники выдвигает проблему продления срока использования субстрата. При длительном его использовании на его поверхности откладываются соли питательных веществ, т.е. происходит засоление субстрата.

Интенсивность этого процесса зависит от концентрации питательного раствора, размера частиц субстрата, наличия в нем пылевидных частиц, микроклимата теплиц. Засоление субстрата — процесс управляемый. Промывка субстрата в время замены раствора, ежегодная его дезинфекция формалином с последующей промывкой водой, обработка через 3—4 года сильными окислителями способствует регенерации старых субстратов. Для кислотной регенерации используют хлорную воду с последующим зафосфачиванием субстрата; для щелочной — раствор едкого калия (0,15%).

Одним из решающих факторов старения субстрата является наличие в нем гниющей растительной массы. Продукты разложения корневых остатков и корневых выделений. Накапливаясь в субстрате и растворе, токсически действуют на растения. Наблюдается явление так называемого почвоутомления (аллелопатии), которое проявляется в подаатении ростовых процессов и снижении урожайности.

При беспочвенной культуре общее количество микроорганизмов значительно меньше, чем в почвах и грунтах. Колебание численности микроорганизмов выражено довольно резко: к концу вегетации растении оно возрастает почти в 100 раз. При длительном использовании питательного раствора общее количество микроорганизмов значительно увеличивается.

Микроорганизмы способны выделять физиологически активные вещества, стимулирующие рост и развитие растений (микробы-стимуляторы). Но среди микроорганизмов есть и такие группы, которые своими выделениями ухудшают рост и развитие выращиваемых культур (микробы-ингибиторы).

Обработка семян полезными микроорганизмами позволяет создать в субстрате желаемую микрофлору, а внесение бактерий Ps. radiobakter Bacterim album и chraqutlc увеличивает урожай томата на 13,3—8,3% в состав питательного раствора должны входить все необходимые элементы минерального питания, потребляемые растениями как в больших, так и в малых количествах, в соотношениях обеспечивающих полноценное развитие растений. Воду, применяемую для приготовления раствора, необходимо анализировать, и содержание в ней химических соединений и величину рН нужно учитывать при составлении растворов.

Некоторые из субстратов, например, вермикулит, перлит и керамзит, непрочны и со временем крошатся, вследствие чего уменьшается размер их частиц и ухудшается аэрация корневой системы растений. Нарушается оптимальное соотношение между твердой, жидкой и газообразной фазами. Такие субстраты нужно менять через каждые 3—4 года, что экономически невыгодно.

При длительном использовании субстраты претерпевают глубокиефизико-химические изменения. Работами Е. И. Ермакова и Р. И. Штрейс (1968) установлено, что керамзит, перлит и другие субстраты подвержены медленному разрушению под действием корневых выделений, продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и питательного раствора.

Наличие в растворе ионов водорода (Н+) и угольной кислоты (НС03-), образующихся при дыхании корней, создает предпосылки для ионного обмена между субстратом, корнями растений и питательным раствором.

По данным С. Н. Алешина (1952), радиус катиона водорода в сотни тысяч раз меньше, чем других катионов (10 5А°), поэтому он может легко проникать в кристаллическую решетку минералов и вызывать ее разрушение в результате обмена катионов.

С физическими свойствами субстрата тесно связаны их водные свойства: влагоемкость и водопроводимость, от которых в значительной степени зависит водный режим растений.

Наибольшей водоудерживаюшей способностью отличается вермикулит. Низкая водоудержи ваюшая способность фавия объясняется, кроме отсутствия в нем пор, еще и смачиванием частиц при соприкосновении с жидкостями. Твердое тело не смачивается жидкостью, когда взаимное притяжение ее молекул между собой больше, чем притяжение их к молекулам твердого тела. С увеличением размера частиц водоудерживающая способность гравия, щебня и керамзита резко снижается.

Остающаяся после увлажнения субстрата вода делится на легко- и слабоподвижную. Из применяемых минеральных субстратов больше всего легкоподвижной воды содержит вермикулит, поэтому при выращивании овощных культур его можно увлажнять реже, чем другие субстраты: в солнечную погоду раз вдень, в пасмурную — через день, на гравии и щебне — в солнечную погоду 3—4 и в пасмурную 2—3 раза в день.

В последние годы в гидропонных сооружениях Нидерландов, Дании, Англии, Германии, Франции Израиля и других стран в качестве субстрата используют искусственное волокно, т. е. минеральную вату. Под гравийной культурой значительно сокращены площади теплиц и их переводят на более дешевый способ — малообъемную гидропонику (см. подраздел 6.2).

Кроме минваты, в ряде стран в качестве субстрата используют высокомолекулярные синтетические соединения типа вспененного полистирола, полиуретана, термопластических полимеров, а также синтетические пенистые смолы, обладающие различными водно-физическими и химическими свойствами, что необходимо учитывать при выращивании растений.

Из физических свойств субстрата наиболее важное значение имеет объемная масса, соотношение твердой, жидкой и газообразной фаз и механическая прочность субстрата. Водно-физические свойства его оказывают существенное влияние на процессы роста и развития растений. На искусственных субстратах значительно увеличивается масса, объем, адсорбирующая поверхность корней рассады и усиливается их нагнетающая и метаболическая активность.

При этом изменяется морфологическое строение корневой системы растений. В частности, на искусственных субстратах они формируют сильно развитую компактную корневую систему с несколько утолщенными и более короткими корнями, тогда как на почве последние меньше ветвягся, но сильно вытятваются.

Что используют при агрегатопонике в качестве субстрата

5.1.3 ХЕМОПОНИКА

Этот метод близок к культуре растений на почвосмесях. В качестве субстрата используют следующие виды органических материалов: верховой торф со степенью разложения 30%, сфагновый мох, древесную кору, опилки, рисовую шелуху, отходы хлопчатника и др. Срок использования этих материалов в качестве субстрата 1—2 года. Некоторые из органических материалов требуют предварительной подготовки — измельчения (кора, стружка) и корректировки реакции среды. Минеральное питание осуществляют поверхностным поливом питательным раствором. Хемопоника не требует специального оборудования, ее можно применять во всех видах защищенного грунта. В последние годы все большее распространение получает культура на кокосовом субстрате с длительным сроком его использования.

5.1.4 ИОНИТОПОНИКА

Ионитопоника — совершенно новый метод, по своему существу близок к агрегатопонике. Субстрат состоит из смеси двух типов синтетических ионообменных смол: катионита КУ-2 и анионита ЭДЭ-10П. Катионит — | это не растворимый в воде светло-желтого цвета полимер, имеющий сильнокислую реакцию, хорошую сыпучесть. Размер его гранул 0,3-0,5 мм. Гидроксилы он меняет на ионы минеральных солей (К+, Ca++, Mg++ и др.). Анионит ЭДЭ- 10П свои ионы меняет на S04—, NO,-, Н2Р04— и др. Это желтый сыпучий полимер, размер его гранул 0,30-1,5 мм. Оба ионита прочные, химически стойкие, не разлагаются при воздействии кислорода, света и при обычной температуре. В отличие от агрегатопоники, питательные вещества находятся в составе субстрата, поэтому поливают только чистой водой. По существу это искусственная почва.

5.1.5 АЭРОПОНИКА

Этот метод возделывания растений является более удачной модификацией беспочвенной культуры, чем метод водной культуры. Сущность его заключается в том, что корневая система растений развивается в

условиях воздушной среды в полом пространстве, где через каждые 12—15 мин. в течение 5—7 сек. ее опрыскивают питательным раствором из форсунок

При этом методе корни растений наиболее полно обеспечиваются кислородом воздуха. Для предупреждения подсыхания необходимо вовремя смачивать их водным раствором.

Аэропоника имеет неоспоримые преимущества перед гравийной культурой, так как при сё применении отпадает необходимость в завозе, подготовке, стерилизации субстратов. Нет опасности поражения растений галловой нематодой. Однако этот метод выращивания растений требует безотказной автоматики и при усовершенствовании он как более экономичный находит широкое применение в тепличных хозяйствах страны, особенно для выращивания салата и других малообъемных растений.

Агрегатопоника

Агрегатопоника — выращивание растений на твердых субстратах, обладающих небольшой влагоемкостью (гранитная щебенка, гравий, песок, керамзит и др.). Агрегатопоника является одним из методов гидропоники. При выращивании растений на твердых искусственных субстратах корневая система размещается в гравии, щебне или других заменителях почвы и поглощает минеральные элементы из раствора, подаваемого в субстрат. После нескольких лет использования искусственные субстраты засоляются, загрязняются корневыми остатками и корневыми выделениями, ухудшающими рост растений, поэтому возникает необходимость в их химической регенерации. В этих субстратах довольно быстро размножается галловая нематода.

щебень

Применение твердых заменителей почвы в качестве субстрата требует значительных затрат на их заготовку и доставку, на переноску в теплицы, стерилизацию, промывание и регенерацию. Тем не менее, применение таких субстратов является весьма перспективным направлением гидропоники в плане вопроса экологии. При верном уходе, срок службы подобных твердых субстратов являются практически неограниченным.

Литература

  • 8691 просмотр

Все о гидропонике.

В последние годы всё чаще и чаще для тепличного выращивания цветов профессионалы используют гидропонный метод. При этом методе корнеобитаемой средой являются различные заменители почвы и грунта, а питание растений осуществляется при помощи водных растворов минеральных солей.
Преимущества гидропоники – это:
— возможность создать для растений оптимальных условий корневого, внекорневого, воздушного питания и водоснабжения
— экономное использование воды и питательных веществ
— возможность регулировать температуру корнеобитаемой среды
— достигается ускорение роста и развития растений, в частности ускорение выращивания рассады и цветов
— высокое качество продукции
— высокий урожай
— экономически более выгодная система дезинфекции
— уменьшение ручного труда при уходе за растениями
-быстрая окупаемость затрат

Различают следующие методы гидропоники:
водная культура, агрегатопоника, хемопоника,
аэропоника, ионитопоника.
Они отличаются по способам снабжения корневой системы растений воздухом, водой и элементами минерального питания.
Агрегатопоника – выращивание растений на твердых сыпучих субстратах, обладающих небольшой влажностью (гравий, гранитная щебенка, песок, керамзит, перлит, вермикулит, минеральная вата и др.).
При этом методе корневая система растений размещается в одном из выше названных субстратов и поглощает питательные вещества из раствора, подаваемого в субстрат методом орошения или подтопления.
Метод орошения заключается в том, что питательный раствор подается на поверхность субстрата струей или каплями, а излишек раствора отводится через дренажные системы.
Метод капельного орошения – под каждое растение подводят капельницу, через которую периодически подается питательный раствор. Есть реверсная система – когда излишек раствора возвращается в систему подачи для повторного использования. Если раствор подают методом подтопления (субирригационный метод), растения высаживают в водонепроницаемые стеллажи или поддоны, наполненные субстратами, в которые раствор подается снизу. После прекращения подачи, раствор самотеком удаляется из стеллажей или поддонов.
После нескольких лет использования субстраты засоляются, загрязняются корневыми остатками и выделениями, ухудшающими рост растений. Поэтому эти субстраты подвергаются химической регенерации. Применение субстратов требует значительных затрат на их заготовку, доставку, переноску в теплицах, стерилизацию, промывание и регенерацию.
Субстраты должны отвечать следующим требованиям:
Не выделять токсические вещества
Не нарушать питательный режим и не изменять сильно реакцию раствора
Иметь высокую пористость, что определяет хорошую аэрированность и водоудерживающую способность
Иметь высокую поглотительную способность, которая определяется суммой обменных катионов
Обладать прочностью при использовании, что обеспечивает улучшение дренажа и аэрации корневой системы
Иметь хорошую теплоемкость
Не содержать сорняков и патогенные организмы
Иметь низкую объемную массу.
Наиболее часто используется такие субстраты, как гранитная щебенка, гравий, керамзит, перлит, вермикулит, минеральная вата (гравилен)
Хемопоника – выращивание на субстратах растительного происхождения (верховой торф, древесные опилки, мох, древесная кора и т.п.).
Этот метод близок к культуре растений на почвосмесях. Срок использования применяемых субстратов 1-2 года. Минеральное питание осуществляется методом поверхностного орошения питательным раствором. Не требует специального оборудования и ее можно применять во всех видах защищенного грунта.
Водная культура – выращивание растений на водных питательных растворах, в которые непосредственно погружены корни растений. Этот метод в классическом варианте не нашел широкого практического применения из-за трудностей аэрации питательного раствора и по некоторым другим причинам.
Для промышленного производства применяется модификация водной культуры – проточная пленочная культура. Этот метод заключается в том, что растения выращиваются в желобах из светонепроницаемого материала (полиэтиленовая пленка, металлические или пластмассовые желоба). Желоба, в которых находятся корни растений, устанавливаются на ровной поверхности с небольшим уклоном (1 : 100). Из специальных резервуаров по системе труб раствор подается в желоба и по наклонной плоскости равномерно стекает (слоем 0,5 – 1см), смачивая корни растений. Отработанный раствор стекает в общую канавку и с помощью насоса возвращается в резервуар. При этом строго контролируется кислотность раствора и его электропроводность. Преимущество этого метода в том, что для роста корневой системы создаются оптимальные условия. Растения постоянно получают в достаточных количествах влагу, питательные вещества и обеспечены кислородом воздуха. При этом отпадает необходимость строительства громоздких дорогостоящих водопроницаемых поддонов и поддонного обогрева.
Ионитопоника – выращивание растений на синтетических ионообменных смолах (смеси анионитов и катионитов), насыщенных питательными веществами, которые находятся в поглощенном, но доступном для растений обменном состоянии.
Метод по своему существу близок к агрегатопонике.
Субстрат состоит из смеси двух типов синтетических ионообменных смол – катионита (КУ 2) и анионита (ЭДЭ-10П).
Катионит – не растворимый в воде полимер, имеющий сильнокислую реакцию, светло-желтый цвет, хорошую сыпучесть, размер гранул 0,3 – 0,5 мм, обменивает свои гидроксилы на ионы минеральных солей (K, Ca, Mg и др).
Анионит — желтый сыпучий полимер, размер гранул 0,3 – 1,5 мм, обменивает свои ионы на SO4, NO3, H2PO4 и др.
Оба ионита прочны, химически стойки, не разлагаются при воздействии кислородом, светом и обычной температурой. В отличие от агрегатопоники здесь питательные вещества находятся в составе субстрата, поливы проводятся только чистой водой. По существу это искусственная почва.
Аэропоника (воздушная культура) – корни растений постоянно находятся во влажном воздухе и их часто опрыскивают питательным раствором.
Сущность метода заключается в том, что корневая система растений размещается в условиях воздушной среды в полом пространстве, где через каждые 12 – 15 мин на протяжении 5 – 7 секунд опрыскивается питательным раствором из форсунок или питательный раствор подается в виде пены.
Преимущества – не требуется субстрат, отпадает цикл работ по уходу за субстратом,
меньший расход воды 2-3 л вместо 30-50л на кв.м, т.е. экономия в 10-15 раз.
Недостаток – тщательный контроль за системой питания, т.к. при увеличении интервала между подачей раствора более 50 мин ведет к гибели растений.

Метод гидропоники ещё и совершенен. Он требует разработки применительно ко всем фазам роста растений в онтогенезе наиболее рациональных смесей питательных веществ, введение в них физиологически активных веществ для ускорения и активизации продукционного процесса, разработку и внедрение новых субстратов. Тем не менее, за этим методом, будущее профессионального выращивания цветов в теплицах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *